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

الكروم التي تحتوي على سبائك تستخدم في SOFC كما الربط المعدني لتشكيل مقياس الكروم لحماية التآكل. ومع ذلك، فإن تبخر الكروم في درجات الحرارة المرتفعة ينتج أنواع الكروم الغازية مما يؤدي إلى تدهور الهيدروكربونات المشبعة بالفلور أو الفلور أوك. توفر هذه الطريقة حلاً للتسمم بالكروم في أنظمة طاقة خلايا الوقود الأكسيدات الصلبة.

وتتمثل المزايا الرئيسية في استخدام مواد منخفضة التكلفة والتقاط الملوثات بفعالية في درجات الحرارة المنخفضة والعالية على حد سواء. ويمكن للنظم الصناعية الأخرى ذات درجة الحرارة العالية التي تستخدم الكروم التي تحتوي على سبائك، مثل أنظمة التحليل الكهربائي للبخار، ونظم أغشية نقل الأكسجين، ونظم البتروكيماويات، أن تستخدم هذه الطريقة في الجودة والتحكم في الانبعاثات. هذا العرض التوضيحي الفيديو يمكن أن يكون الباحثين المهتمين تعلم هذه التقنية بسرعة، وبعض الخطوات هي بسيطة جدا للمبتدئين.

هذه التقنية يمكن أن يكون الباحثين تطوير المهارات اللازمة لتقدم البحوث التكنولوجيا الكهروكيميائية. للبدء ، والجمع بين تسعة ملليلتر من 2.4 نترات السترونتيوم مائي مُضَرّح ، مع سبعة ملليلترات من 2.4 نترات النيكل الصاري. يحرك الخليط لمدة 30 دقيقة في 300 دورة في الدقيقة أثناء تسخينه إلى 80 درجة مئوية لإذابة المواد الصلبة.

ثم، إضافة 30 ملليلتر من 5 الأمونيا مائي مُضَر لزيادة قدرة محلول PH إلى 8.5. مواصلة اثارة الخليط في 80 درجة مئوية لمدة 24 ساعة، لتعجيل مسحوق السلائف. جفف المحلل في فرن جاف عند 120 درجة مئوية ، حتى يتبخر الماء تمامًا ، والذي يستغرق عادة حوالي 24 ساعة ، ليترك مركبًا شمعيًا أزرق.

نعلق المجمع في 50 ملليلتر من المياه ديوند باستخدام كل من التحريك اليدوي والمغناطيسي. الطرد المركزي تعليق في 5000 دورة في الدقيقة لمدة 5 دقائق. وإزالة السائل الذي يحتوي على نترات الأمونيوم المتبقية.

وعند 200 إلى 380 درجة مئوية، ستتحلل نترات الأمونيوم وتنتج حمض نترات الأمونيا، وغازات أكسيد النيتروجين. غسل السليم مع الماء المقطر سوف يقلل أو القضاء على انبعاث هذه الغازات. جفف مسحوق السلائف المشطفة عند 120 درجة مئوية لمدة ساعتين.

بعد ذلك، أضف الماء المتأين إلى المسحوق واخلطه لمدة خمس دقائق على الأقل لصنع ملاط سميك. إزالة الغاز الطين في غرفة فراغ لإزالة فقاعات الهواء. ثم، وضع الركيزة العسل cordierite في الطين وأداء فراغ التسلل لمدة خمس دقائق لملء المسام مع الطين.

بعد ذلك، تدفق الهواء من خلال الركيزة تراجع المغلفة لإزالة الطين الزائد من القنوات. ضع العينة في فرن مملوء بالهواء واسخنها إلى حوالي 120 درجة مئوية عند خمس درجات في الدقيقة. جفف العينة في الهواء لمدة ساعتين على الأقل.

ثم، المنحدر الفرن إلى 650 درجة مئوية في خمس درجات في الدقيقة وcalsign العينة في الهواء لمدة 12 ساعة للانتهاء من إنتاج getter الكروم. لبدء اختبار التحقق من الصحة، ضع غرامين من الكريات الكرومية المركزة في فرن أنبوب الكوارتز المجهزة بالناشر. وضع هاتر الكروم على الجانب الآخر من الناشر.

قم بتوصيل جانب الكروم من الفرن بمصدر هواء مضغوط عبر فقاعة مياه درجة حرارة الغرفة. قم بتوصيل جانب الجلبة بتنفيس عبر مرفق زجاجي وتجميع محاصر لبخار الكروم. اطهر النظام من خلال الهواء المرطب عند 300 SCCM لمدة 15 دقيقة إلى ساعة.

ثم اُدرّج الفرن إلى 850 درجة مئوية عند ثلاث درجات في الدقيقة، والاحتفاظ بتلك الدرجة لمدة 500 ساعة. تحقق من مرفق المخرج لتلوين يشير إلى ترسب مركبات الكروم كل 100 ساعة. بمجرد الانتهاء من الاختبار، تبريد الفرن إلى درجة حرارة الغرفة قبل إيقاف تدفق الهواء واسترجاع عينة getter.

جمع الماء من التجمع الكروم محاصرة ثم، نقع أنبوب الكوارتز، الكوع الزجاجي، المكثف وزجاجات غسل مع 20٪ من حمض النيتريك الوزن لاستخراج الكروم المودعة وجمع يشطف. نقع الأواني الزجاجية في 20٪ حمض النيتريك لمدة 12 ساعة لاستخراج الكروم إضافية المودعة وجمع شطف. إذا كان أي من الأواني الزجاجية لا تزال غير ملونة، نقع عليه في برمنغنات البوتاسيوم القلوية لمدة 12 ساعة في 80 درجة مئوية.

ثم جمع وخلط استخراج الكروم من جميع المكونات لتحليل محتوى الكروم مع ICPMS. ثم، شريحة العينة getter في النصف بسكين ومعطف الأسطح المكشوفة بالذهب. معطف عينة الحصول على الكروم مع الذهب وتقييم توزيع عنصري مع الطاقة تشتت الأشعة السينية الطيفي.

إجراء تحليل آخر EDS ومؤامرة كمية الكروم فيما يتعلق بمسافة من مصدر الكروم. لبدء تصنيع SOFC، شاشة طباعة lanthanum strontium عجينة مانغانيت على سطح ثلاثة yttria-استقرت الزركونيا أقطاب ومركز الجمعيات. ثم، إرفاق قطب البلاتين إلى كل قرص YSZ كما الأنود باستخدام الحبر البلاتين.

نعلق البلاتين الشاش على حد سواء الأنود والكاثود وإرفاق الأسلاك البلاتينية قصيرة إلى الكاثود، أنود والقرص YSZ. ضعوا الـ SOFC في فرن، واهبطوا إلى 850 درجة مئوية بثلاث درجات في الدقيقة وعالجوهم في الهواء لمدة ساعتين. ثم، توصيل أسلاك موصل الفضة إلى SOFC الشفاء وتركيبه في منطقة التدفئة المستمرة من فرن أنبوب اسطوانة.

ختم SOFC في الفرن مع عجينة السيراميك وربط الأقطاب الكهربائية إلى قويوستات. اتبع الإجراءات القياسية لإعداد التجربة. تأكد من أن هذه هي خلية اسطوانية جيدة وأن جميع الأقطاب الثلاثة ترتبط بشكل صحيح إلى قويتيوستات.

ثم، المنحدر الفرن إلى 850 درجة مئوية في خمس درجات في الدقيقة الواحدة. في حين أن الفرن يسخن، تكوين قويّة لتسجيل الخلية الحالية كل دقيقة مع 0.5 فولت التحيز بين القطب السالب والأقطاب المرجعية. تعيين قويات لإجراء التحليل الطيفي المعاوقة الكهروكيميائي بين الكاثود والكهرب الكهربائي المرجعي كل ساعة.

عندما يصل الفرن إلى درجة حرارة الاختبار، يتدفق الهواء المرطب نحو الكاثود عند 300 SCCM والهواء الجاف نحو الأنود عند 150 SCCM. بدء القياسات والسماح لتشغيل الاختبار لمدة 100 ساعة. بعد الاختبار، تبريد الفرن إلى درجة حرارة الغرفة واسترداد الخلية لتوصيف.

للاختبار التالي، ضع غرامين من كريات الكروميا في أنبوب ألومينا مثقب في منطقة التدفئة المستمرة. إصلاح SOFC جديد فوق مصدر الكروم وكرر قياسات نهاية الاختبار بنفس الطريقة بالضبط. للاختبار الثالث، قم بتحميل غرامين من كريات الكروميا في الأنبوب واحمل محصل الكروم فوق مصدر الكروم.

إصلاح SOFC جديد عبر getter وتنفيذ قياسات نهاية الاختبار تحت نفس الشروط. في اختبار النتح، أشار ملف الكروم إلى أن معظم الكروم كان محاصراً ضمن أول أربعة ملليمترات من المحصل. أظهر تحليل مادة الحصول على الكروم المودعة على الركيزة من ألياف الألومينا جزيئات الكروم والسترونتيوم الغنية بالقرب من مدخل البخار.

وأكدت الخرائط الأساسية من المقاطع العرضية للألياف أن الكروم والسترونتيوم حدث على سطح الألياف. وأظهرت الاختبارات الكهروكيميائية لـ LSM-YSZ SOFC في وجود وعدم وجود الكروم أن بخار الكروم سمم بسرعة الخلية. ويعزى ذلك إلى رواسب أكسيد الكروم على واجهة LSM-YSZ، مما يعوق تفاعل خفض الأكسجين في تلك الواجهة.

أدى وضع احصل الكروم SNO بين مصدر الكروم وSFC في أداء SOFC مقارنة مع الأداء في غياب الكروم. تم الحفاظ على هذا الأداء على مدى مجموعة واسعة من معدلات تدفق بخار الكروم. ينتج بروتوكول التصنيع الحصول على كفاءة مستقرة لشوائب الكروم المحمولة جوا.

باستخدام مواد كيميائية مختلفة يمكننا تطوير getters لالتقاط الملوثات الغازية الأخرى مثل البورون وأبخرة السيليكون. يقيس بروتوكول الإرسال تبخر الكروم الذي يحتوي على مواد سبيكة ويثبت صحة أداء الزائج التي تلتقط بخار سداسي المينيتشروميوم في الهواء في ظل ظروف تشغيل SOFC النموذجية. ويبين بروتوكول التحقق من صحة الكهروكيميائي كفاءة الحصول على الكفاءة في ظروف تشغيلية إسمية لـ SOFC.

منذ المعلومات ضرورية لتوسيع نطاق getter والتكنولوجيات SOFC للصناعة واستخداماتها التجارية. تستخدم هذه الطريقة كميات صغيرة من المواد الكيميائية والأسباب التي يمكن إدارتها والتعامل معها وفقًا لسياسات الصحة والسلامة المختبرية الحالية.