Method Article

تطوير والتحقق من الحصول على الكروم لأنظمة الطاقة خلية الوقود أكسيد الصلبة

DOI:

10.3791/59623

⸱

May 26th, 2019

 ,  ,  , 
1Department of Materials Science and Engineering, University of Connecticut, 2Center for Clean Energy Engineering, University of Connecticut

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ولا يزال التسمم بالكاثود من الملوثات المحمولة جواً في مستويات النزر ة يشكل مصدر قلق كبير للاستقرار الطويل الأجل للنظم الكهروكيميائية ذات درجات الحرارة العالية. نحن نقدم طريقة جديدة للتخفيف من تدهور الكاثود باستخدام getters، التي تلتقط الملوثات المحمولة جوا في درجة حرارة عالية قبل دخول منطقة المكدس النشطة كهربائيا.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ولا يزال تدهور الكاثود في خلايا وقود الأكسيد الصلب يشكل شاغلا رئيسيا لاستقرار الأداء على المدى الطويل والموثوقية التشغيلية. وقد أظهر وجود أنواع الكروم مرحلة الغاز في الهواء تدهور أداء الكاثود كبيرة خلال التعرض على المدى الطويل بسبب تشكيل مركب غير مرغوب فيه في الكاثود وواجهة الكهارل الذي يؤخر رد فعل الحد من الأكسجين ( ORR). لقد أظهرنا طريقة جديدة للتخفيف من تدهور الكاثود باستخدام ملقط الكروم الذي يلتقط أنواع الكروم مرحلة الغاز قبل أن يتم تناولها في غرفة الكاثود. المواد منخفضة التكلفة getter، توليفها من الأرض القلوية وأكاسيد المعادن الانتقالية، والمغلفة على الركيزة قرص العسل cordierite للتطبيق في أنظمة الطاقة SOFC. وقد تم فحص getters كما ملفقة من قبل اختبارات التنفس الكروم ل 500 ساعة في الغلاف الجوي الهواء المرطب في وجود بخار الكروم. وقد تم التحقق من صحة الجيترز المختارة باستخدام الاختبارات الكهروكيميائية. عادة، تم قياس الأداء الكهروكيميائي للSOFCs (اللانتانيوم السترونتيوم المنغنيز (LSM) وyttria استقرت الزركونيا (YSZ) - Pt) في 850 درجة مئوية في وجود وعدم وجود Cr getter. وفيما بالنسبة لاختبارات الخلايا التي تبلغ 100 ساعة والتي تحتوي على الجيتيرس، تم الحفاظ على الأداء الكهروكيميائي المستقر، في حين انخفض أداء الخلايا بسرعة في غياب الـ Cr getters في 10 ساعات. المقاومة في أول 10 ساعة من عملية الخلية. وقد أظهرت نتائج التوصيف من SOFCs ما بعد الاختبار وgetters كفاءة عالية من التقاط الكروم للتخفيف من تدهور الخلايا.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يوفر نظام طاقة خلايا وقود أكسيد الصلب (SOFC)، وهو جهاز تحويل الطاقة الكهروكيميائية المباشر ذي درجة حرارة عالية، مسارًا صديقًا للبيئة لتوليد الكهرباء من مجموعة واسعة من أنواع الوقود الأحفوري والمتجدد. SOFC التكنولوجيا يجد تطبيقاتها في مناطق توليدالطاقة المركزية وكذلك موزعة 1. وتعتمد هذه التكنولوجيا على التحويل الكهروكيميائي للطاقة الكيميائية المخزنة في الوقود إلى كهرباء. وتقدم العديد من المزايا من قبل SOFCs من حيث كفاءة الطاقة العالية، والحرارةعالية الجودة، وسهولة الوحدات، ولا أو آثار الكربون لا تذكر 2. يتم توصيل العديد من الخلايا SOFC الفردية في سلسلة أو أزياء موازية (وهي أكوام SOFC) للحصول على الجهد الناتج المطلوب. أكوا....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. توليف من الكروم جيتر

  1. توليف مسحوق السلائف باستخدام الأرض القلوية وأملاح أكسيد المعادن الانتقالية عبر طريق التوليف المشترك التقليدي كما هو موضح في الشكل 116.
    1. إعداد محلول المخزون باستخدام 50.33 غرام من نتراتالسترونتيوم Sr (NO 3)2 و 43.97 غرام من نترات النيكل هيكساهيدرات ني (NO3)2.6H2O من أجل إعداد حلول 2.4 M في 100 مل من المياه منزوعة الأيونات.
    2. استخدام 9 مل من 2.4M ريال (NO 3)2 وإضافة مع 7 مل من 2.4 M الحل من ني (NO3)2.6H2O، تليها تحريك الحل المختلط والتدفئة تصل إلى 80 درجة مئوية.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تجربة التناضح Cr هو اختبار فحص لاختيار getters Cr. وقد استُخدم إعداد التناضح في إطار نظام Cr للتحقق من أداء مبتر الكروم في ظل ظروف التشغيل الخاصة بـ SOFC. أجريت تجارب في وجود متر الكروم تعمل في 850 درجة مئوية في الهواء المرطب (3٪ H2O) لمدة 500 ساعة. حاصل. ومع ذلك، وضع getter بجانب مصدر الكروم أظهرت أي تغير لون الكوع منفذ. وهذا يشير إلى أن الملقط يمكن أن يلتقط بشكل فعال جميع أنواع بخار الكروم الواردة في ظل ظروف التشغيل الاسمية SOFC. وللتحقق من صحة التقاط الكروم وفهم آلية التجشّط.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وتبين النتائج التجريبية بوضوح فعالية مجتر الكروم أثناء اختبارات التنفس الكرومي على المدى الطويل والاختبارات الكهروكيميائية. وجود getters يخفف بنجاح من تلوث القطب الكهربائي الذي سيؤدي خلاف ذلك إلى زيادة سريعة في مقاومة الاستقطاب وتدهور الأداء الكهروكيميائية.

ويفضل تشكيل أنواع الكروم مرحلة الغاز من الكروم يُعزى ويتعزز مع زيادة تركيز بخار الماء (مستوى الرطوبة)16. يتم الحفاظ على محتوى المياه في الهواء الكاثودية في 3٪ مما يمثل ترطيب درجة حرارة الغرفة والتشبع. وقد تم اختيار ح.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ليس لدى المؤلفين أي شيء للكشف عنه.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يقر المؤلفون بالدعم المالي المقدم من وزارة الطاقة الأمريكية بموجب المنحة الاتحادية DE-FE-0023385. ومن الامتنان المناقشة التقنية مع الدكتوررين بورك وشايليش فورا (المختبر الوطني لتكنولوجيا الطاقة). يتم الاعتراف الدكتور أميت باندي (خلايا الوقود LG، كانتون OH)، جيف ستيفنسون ومات تشو (مختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني، ريتشلاند WA) لمساعدتهم في التحقق من صحة اختبار على المدى الطويل من أداء getters. يقر المؤلفون بجامعة كونيتيكت لتقديمها الدعم المختبري. ومن المسلم به أن الدكتور ليشون زانغ والسيدة شيينغ ليانغ ممن يُعترف بهم للمناقشة التقنية والمساعدة في التجارب.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Sr(NO3)2Sigma-Aldrich243426Getter السلائف المادة
Ni (NO3)2-6H2OAlfa AesarA15540مادة السلائف Getter
NH4 OH< / قوي>Alfa AesarL13168مادة سلائف Getter
< قوية > حبر Pt < / قوي>ESL ElectroScience5051معجون جامع
التيار < قوي > سلك Pt < / قوي>Alfa Aesar10288سلك التجميع
الحالي < قوي > Pt Gause < / قوي>الفا Aesar40935جامع
التيار<قوي>Cr2O3< / sub> بودرة< / قوي>Alfa Aesar12286مصدر الكروم
<قوي>حمض النيتريك (HNO3< / sub>)ألدريتش438073استخراج الكروم
<قوي>برمنجنات البوتاسيوم (KMnO4)Alfa AesarA12170استخراج الكروم
<معجون قوي >LSM < / قوي >خلايا الوقود مواد18007كاثود
<قوي > YSZ إلكتروليت < / قوي >خلايا الوقود مواد211102المنحل بالكهرباء
< قوي > لوح ألياف الألومينا < / قوي >ZircarGJ0014الركيزة
Getter < قوي > معجون سيرامابوند < / قوي >AREMCO552-VFGلختم الخلية
<قوي>ICP-MS (7700s)AGILENTNA لتحليل Cr
<قوي>Potentiostat (VMP3)بيولوجيNAلقياس EIS / I-T
<قوي>FIB (Helios Nanolab 460F1)FEINAلإعداد عينة
نانوية<قوي>TEM (Talos F200X S / TEM) < / strong>FEINAلتحليل التكوين
سيجما

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Singh, P., Minh, N. Q. Solid oxide fuel cells: Technology status. International Journal of Applied Ceramic Technology. 1, 5-15 (2005).
  2. Stambouli, A. B., Traversa, E. Solid oxide fuel cells (SOFCs): a re....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Chromium GetterSolid Oxide Fuel CellCathode DegradationChromium Vapor CaptureElectrochemical TestingCordierite HoneycombAlkaline Earth OxidesTransition Metal OxidesChromium Transpiration TestImpedance Spectroscopy

Related Articles