Name: אפיון שרפה ופיתוח דלק מודל מיקרו-צינורי בתאי דלק הלהבה בסיוע (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-10-02T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 16 s
Description: למד אפיון שרפה ופיתוח מודל מיקרו-צינורי לבדיקת תאי דלק מוצקים. השיטה מאפשרת מחקר ללא צורך בבניית מבער מלא וחוסכת משאבים.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

עבודה זו נתמכת על ידי הסכם עם אוניברסיטת סירקיוז שהוענק על ידי מרכז המצוינות של סירקיוז במערכות אנרגיה וסביבה עם מימון תחת פרס מספר DE-EE0006031 ממשרד האנרגיה של ארה"ב ומימון תואם תחת פרס מספר 53367 מהרשות למחקר ופיתוח אנרגיה של מדינת ניו יורק (NYSERDA), חוזה 61736 מ-NYSERDA, ופרס מחטיבת המדע, הטכנולוגיה והחדשנות של אמפייר סטייט פיתוח (NYSTAR) באמצעות מרכז המצוינות של סירקיוז, תחת פרס מספר #C120183. עבודה זו נתמכת על ידי תוכנית מלגות המחקר לתארים מתקדמים של הקרן הלאומית למדע במסגרת מענק מס' 1247399.

1. חישובים שרפים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר דלק לניתוח. הנה, לבחור מתאן כדלק ההתייחסות, אבל העקרונות הם להעברה של דלקים פחמימניים אחרים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עם 1 חפרפרת של מתאן כדלק, משוואת איזון (1) עבור בעירת stoichiometric להגיע למשוואה (2). <img alt="משוואה 1" src="/files/ftp_upload/54638/54638eq1.jpg" /> <img alt="משוואה 2" src="/files/ftp_upload/54638/54638eq2.jpg" /></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חשב את יחס אוויר דלק עבור stoichiometric (F / A stoich.) כמו במשוואה 3 עבור בעירה מתאן על ידי חלוקת המסה של מתאן על ידי המסה של האוויר. כדי לחשב, המונה הוא המספר מולי פעמים מתאן המסה הטוחנת של מתאן (16 גרם · mol -1) מכנה הוא המספר מולי פעמי חמצן המסה הטוחנת של חמצן (32 גרם · mol -1) בתוספת המספר מולי פעמי חנקן המסה של חנקן הטוחנת (28 גרם · mol -1). <img alt="משוואה 3"src = &quot;/ files / ftp_upload / 54,638 / 54638eq3.jpg&quot; /&gt; </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> על מנת לגוון את היחס השקיל (משוואת 4), להשתנות או את קצב זרימת האוויר, קצב זרימת הדלק או שניהם בו זמנית. בדרך כלל, לתקן אחד הכמויות ולגוון את השני. ברר אם לתקן או את קצב זרימת דלק או אוויר עבור הצורב. לצורך ניסוי זה, לתקן את קצב זרימת הדלק ב 10 ליטר / דקה ולאפשר את קצב זרימת האוויר להשתנות כלול בהגדרה זו. <img alt="משוואה 4" src="/files/ftp_upload/54638/54638eq4.jpg" /></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עם קצב זרימת הדלק, f, קבועים (10 L / min), F / A סטואית. מחושב (0.0583), ולאור הגדרת היחס השקיל, לחשב את קצב זרימת אוויר, עבור כל יחס שקיל להיבדק. משוואה (5) מספק דרך ישירה חישוב שיעור זרימת אוויר L / דקה עבור כל יחס שקיל ואת התוצאות מוצגות על יחס שקיל של 1 עבור ורכב. <img alt="משוואה 5" src="/files/ftp_upload/54638/54638eq5.jpg" /> הערה: פלאם העליוןגבול היכולת (או גבול פיצוץ עליון) הוא היחס השקיל העשיר שיכול להישרף ללא מרווית ההלהבה בהיעדר זרז. יחסי שקילות גבוהים ניתן להשיג עם השימוש בקטליזאטור, אבל רק בעירה שאינה קטליטי מתוארת במאמר זה. התייעץ בספרות להעריך את גבול דליקות העליון על הדלק הנבחר. </li></ol> 2. הגדרת ניסוי האפיון שרפה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר בקרי זרימה המוניים (MFCs) עבור מתאן אוויר מבוסס על הספיקות שהושגו בשלב 1.5. היזהר בעת בחירת גודל MFC כדי להבטיח כי MFC לא יהיה לפעול בסוף הנמוך של הטווח שלו (&lt;10% של ערך בהיקף מלא) במהלך הבדיקה. במקרה הספציפי הזה, השתמש 40 L / min ו -200 ליטר / דקה MFCs מתאן ואוויר, בהתאמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את MFCs אל הטנקים מתאן אוויר דרך צינורות נחושת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את הרגולטורים על הטנקים מתאן ואוויר ללחץ המתאים עבור MFC כמפורטעל ידי היצרן. במקרה זה, קבע את הלחץ 138 kPa (20 psi). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כייל את MFCs כדי להבטיח ספיקה מדויקת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבנות תא הבעירה. לצורך ניסוי זה, לפתח תא בעירה 914 מ&quot;מ אורך בקוטר 168 מ&quot;מ יציאה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יציאות מקדחה לניתוח פליטת בעירה עבור מיקום תרמי לאורכו של תא הבעירה. המספר המדויק ואת הרווחים הנדרשים תלוי בגודל של הלהבה ואת מטרות הניסוי. עבור התקנה זו, צמדי 5 החלל הראשונים להציב קרובים לאזור בעירה מזה 7 מ&quot;מ. שטח 14 מ&quot;מ זה מזה 6 הצמדים הסופיים. השתמש באותו והריווח של יציאות פליטה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנס את הצמדים מסוג K לתוך תא הבעירה באמצעות חורי הנמל. יישר את הקצה התרמי במרכז תא הבעירה. גודל החורים יציאת כך שיתאימו תרמי ולאטום עם ferrules ואגוזים מתכת בטמפרטורה גבוהה כדי למנוע דליפה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קונטיקטect צמדים מסוג K ישירות למודול רכישת נתונים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את מודול רכישת נתונים למחשב באמצעות כונן USB. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צרף שסתום חד כיווני בנתיב הצינורות הנחושים מייד לאחר MFC הדלק ממש לפני הצורב. אוריינט את הצינור כדי זרימה שיכולה רק להתרחק MFC. השסתומים חד סטרי הם תכונה בטיחות חשוב למנוע חזרה פלאש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדקו את הצינורות נחושת לפני ואחרי התקנת MFC דליפות. השתמש במי סבון מיושמים עם מברשת על הצינורות כדי לזהות דליפות כמו דליפות תיצורנה בועות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את התא צורב בעירה אל בקרי זרימה ההמוניים באמצעות צינורות נחושת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר השלים התקנת תא הבעירה, בחר אחד נמלי הפליטה לבדיקה. חבר יציאה זו כדי צינורות נחושים המשתרעים לנמל ניתוח GC. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר מזרק כדי למשוך את הפליטה של ​​תא הבעירה ולאחר מכן לדחוף אותו לתוך GC לניתוח. לצורך ניסוי זה, להשתמש25 מ&quot;ל מזרק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים שסתום משולש בקנה אחד עם הצינורות הנחושים חיבור יציאת הפליטה של ​​מכונת GC. חבר קצה אחד של שסתום דו כיווני אל GC, השני ליציאת הפליטה והשלישי המזרק 25 מ&quot;ל. חבר את צינורות הנחושת אל שסתום 3 הכיוונים. השתמש המזרק למצוץ פליטת בעירה מהאולם ואז לדחוף אותו לתוך GC לניתוח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את שסתום 3-הדרך אל GC ומזרק. להניע את הבוכנה במזרק כדי להבטיח ביצוע מוצלח. הערה: סכימטי מפושט של ההתקנה מוצג באיור 1. </li></ol><img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/54638/54638fig1.jpg" /> באיור 1. אפיון שרפה ניסיוני ההתקנה סכמטית. אפיון שרפה התקנה ניסיונית דלק מראה סכמטי, אוויר ותזרימי הפליטה (חיצים שחורים) ותזרימי נתונים (חצים אדומים). כיוון אחד שסתום משמש כדי למנוע חזרה פלאש. <aיעד href = &quot;https://www.jove.com/files/ftp_upload/54638/54638fig1large.jpg&quot; = &quot;_ blank&quot;&gt; לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו. 3. ניסוי אפיון שרפה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפני הבדיקה, לדחוף את בוכנת המזרק ב מלא ולפתוח את השסתום המשולש בצד יציאת פליטה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סובב את MFC האוויר על הראשון בקצב זרימה של 86.5 ליטר / דקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל מתאן MFC על קצב זרימה של 10 ליטר / דקה. זה יוצר יחס שקילות מעורבבים מראש של 1.10, תערובת עשירה מעט, שהוא קל יותר להצית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל צמדים על דרך מודול המחשב להתחיל נתוני הקלטה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להצית את התערובת בסוף תא הבעירה באמצעות מצית. לאחר הצתה, הלהבה צריכה לייצב בחזית הצורבת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התאם את היחס השקיל על ידי התאמת קצב הזרימה של אוויר לאט מהערך הראשוני של 86.5 ליטר / דקה לערך הרצוי. תשמור על עצמך כדי לא לעבור מהר מדי או לצאת החוצה של flammabגבולות ility אשר יגרום מרווה להבה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רשום את קריאת הטמפרטורה בקובץ נתונים לאחר הצמדים בטמפרטורות לייצב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שוב, למשוך את הבוכנה במזרק כדי לחלץ פליטת בעירה מנמל הפליטה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר חילוץ פליטת הבעירה, פתח את השסתום המשולש לצד GC ולסגור את צד יציאת פליטה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דחוף את הבוכנה במזרק עד שזה נסגר לחלוטין וכל הפליטה נשלח אל GC. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבי 3.8-3.10 עד שכל גזי השיורי הצינורות הנחושים חיבור היציאה אל GC מוסר. ניתוח פשוט של הנפח הפנימי של הצינורות הנחושים לעומת היקף המזרק יציין כמה פעמים על שלבי 3.8-3.10 צורך לחזור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הסרת כל הגזים שיורית בצינור לחלץ מדגם פליטה סופי לניתוח. דחוף את גזי הפליטה לתוך GC ולהפוך את GC כדי 7,17 מצב ניתוח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רשמו את הנתוני GC ידי שמירתנתוני ניתוח GC. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבי 3.1-3.13 עד שכל יחסי השקילות הרצויות נבדקים. </li></ol> פיתוח 4. הפליטה שרפה הדגם <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מגרש את אחוז נפח מיני בעירת הפליטה להתבונן המגמות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לקבוע את ערך הריכוז המנותק עבור פליטת בעירת מודל. בפיתוח דלק פליטת בעירת מודל לניתוח MT-FFC ראשונית, רק את הרכיבים המופיעים לממדים משמעותיים (&gt; 1%) כלול ב- דלק המודל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור דלק המודל לבחור רק יחסי שקילות שיוצרים מימן משמעותי וחד-תחמוצת הפחמן (&gt; 1% לכל רכיב) הפליטה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רשום את אחוז הנפח לכל אסיפת רכיבי גזי פליטת הקריטריונים של 4.3. </li></ol> הגדרת בדיקות 5. תא דלק <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קבע את טווחי קצב זרימה עבור כל גז. הכפל את אחוז הנפח המתקבל תוצאות ניתוח GC ידי tהוא בסך הכל קצב זרימה של פליטת בעירת מודל הרצויה בתוך כל תא דלק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להעריך את טווח ספיקות עבור כל מין פליטת בעירה כדי לקבוע את זרימת מינימום והמקסימום עבור כל מין. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תזרים מטרים בחר פי אותם העקרונות המתוארים בשלב 2.1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבנות את מנגנון הבדיקה על ידי הצמדת תזרים מטרי בלוני הגז דרך צינורות נחושת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את הרגולטורים לחצו גז לערך שנקבעו התזרים המטרים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים שסתומים חד כיווניים בנתיב צינורות נחושת במורד הזרם של כל מטר זרימה באמצעות גז דליק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבור את כל יציאות יציאת מד הזרימה יחד דרך צינורות נחושים סעפת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את SOFC מיקרו-צינורי על החלק הפנימי של צינורות פלדה בעל קוטר פנימי רק גדול יותר מאשר הקוטר החיצוני של תא הדלק. חותם את תא דלק צינורות פלדה באמצעות דבק קרמיקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את צינורות פלדה עם SOFC מיקרו-צינורי כדי חתיכה מ הקרמיקה עקשניתaterial להחזיק את תא דלק בכבשן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לנצל את 10,11 טכניקת 4 בדיקה עם חוטי תחושת איסוף המתח נוכחיים מחוברים SOFC מיקרו-צינורי עם 2 חוטים על האנודה ו -2 חוטים על הקתודה. ודא כי החוטים לא לחצות כל מכנסי יצירת אחרים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר ארבעת החוטים עד ארבע חלליות של potentiostat 10,11. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את potentiostat למחשב 10,11. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים תרמי בכבשן עם קצה נגיעה החיצוני של 10,11 אלקטרוליט SOFC מיקרו-צינורי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צרף חוטי תרמי למודול רכישת נתונים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את מודול רכישת נתונים למחשב דרך יציאת USB. הערה: איור 2 הוא סכימטי פשוט מראה את התקנת בדיקות MT-FFC. עם דלק המודל שפותח ואת ההתקנה הוקמה עבור שליטה על זרימת דלק המודל לתא הדלק, בדיקות יכולות להמשיך על פי f הקונבנציונליUEL שיטות בדיקת תא. שיטות אלה מבוססות היטב בספרות לא תחזורנה על עצמו כאן. </li></ol><img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/54638/54638fig2.jpg" /> איור 2. סכמטי ההתקנה בדיקות תא דלק מיקרו-צינורי בסיוע להבה. המזומנים של H 2, CO, CO 2, N 2 (חיצים שחורים) מוסדרים עם MFC ושסתום חד כיווני למניעת פלאש בחזרה. האלקטרונים זורמים (הקו הירוק) מן SOFC בכבשן אל potentiostat ובחזרה SOFC. זרימת נתונים תרמיים ונתוני אלקטרוכימיים מיוצגת על ידי חצים אדומים. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54638/54638fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a>

<ol><li>Gorte, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+developments+towards+commercialization+of+solid+oxide+fuel+cells%5BTitle%5D)+AND+%22AIChE+J%22%5BJournal%5D)">Recent developments towards commercialization of solid oxide fuel cells.</a> AIChE J. 51 (9), 2377-2381 (2005).</li>
<li>Milcarek, R. J., Wang, K., Falkenstein-Smith, R. L., Ahn, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micro-tubular+flame-assisted+fuel+cells+for+micro-combined+heat+and+power+systems%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Power+Sources%22%5BJournal%5D)">Micro-tubular flame-assisted fuel cells for micro-combined heat and power systems.</a> J. Power Sources. 306, 148-151 (2016).</li>
<li>Horiuchi, M., Suganuma, S., Watanabe, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemical+power+generation+directly+from+combustion+flame+of+gases%2C+liquids%2C+and+solids%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Electrochem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Electrochemical power generation directly from combustion flame of gases, liquids, and solids.</a> J. Electrochem. Soc. 151 (9), A1402-A1405 (2004).</li>
<li>Starik, A. M., Kuleshov, P. S., Loukhovitski, B. I., Titova, N. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Theoretical+study+of+partial+oxidation+of+methane+by+non-equilibrium+oxygen+plasma+to+produce+hydrogen+rich+syngas%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Hydrogen+Energy%22%5BJournal%5D)">Theoretical study of partial oxidation of methane by non-equilibrium oxygen plasma to produce hydrogen rich syngas.</a> Int. J. Hydrogen Energy. 40 (32), 9872-9884 (2015).</li>
<li>Katta, V. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+flames+established+with+jet+in+cross+flow+of+fuel-rich+combustion%5BTitle%5D)+AND+%22Fuel%22%5BJournal%5D)">On flames established with jet in cross flow of fuel-rich combustion.</a> Fuel. 150, 360-369 (2015).</li>
<li>Maruta, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extinction+limits+of+catalytic+combustion+in+microchannels%5BTitle%5D)+AND+%22P.+Combustion+Institute%22%5BJournal%5D)">Extinction limits of catalytic combustion in microchannels.</a> P. Combustion Institute. 29 (1), 957-963 (2002).</li>
<li>Ahn, J., Eastwood, C., Sitzki, L., Ronney, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gas-phase+and+catalytic+combustion+in+heat-recirculating+burners%5BTitle%5D)+AND+%22P.+Combustion+Institute%22%5BJournal%5D)">Gas-phase and catalytic combustion in heat-recirculating burners.</a> P. Combustion Institute. 30 (2), 2463-2472 (2005).</li>
<li>Kӧhler, M., Oßwald, P., Xu, H., Kathrotia, T., Hasse, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Speciation+data+for+fuel-rich+methane+oxy-combustion+and+reforming+under+prototypical+partial+oxidation+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Engineering+Science%22%5BJournal%5D)">Speciation data for fuel-rich methane oxy-combustion and reforming under prototypical partial oxidation conditions.</a> Chemical Engineering Science. 139, 249-260 (2016).</li>
<li>Ahn, J., Ronney, P. D., Shao, Z., Haile, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+thermally+self-sustaining+miniature+solid+oxide+fuel+cell%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Fuel+Cell+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">A thermally self-sustaining miniature solid oxide fuel cell.</a> J. Fuel Cell Science and Technology. 6 (4), 041004(2009).</li>
<li>Wang, K., Milcarek, R. J., Zeng, P., Ahn, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flame-assisted+fuel+cells+running+methane%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Hydrogen+Energy%22%5BJournal%5D)">Flame-assisted fuel cells running methane.</a> Int. J. Hydrogen Energy. 40 (13), 4659-4665 (2015).</li>
<li>Wang, K., Zeng, P., Ahn, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+performance+direct+flame+fuel+cell+using+a+propane+flame%5BTitle%5D)+AND+%22P.+Combust.+Inst%22%5BJournal%5D)">High performance direct flame fuel cell using a propane flame.</a> P. Combust. Inst. 32 (2), 3431-3437 (2011).</li>
<li>Wang, Y. Q., Shi, Y. X., Yu, X. K., Cai, N. S., Li, S. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Integration+of+solid+oxide+fuel+cells+with+multi-element+diffusion+flame+burners%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Electochem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Integration of solid oxide fuel cells with multi-element diffusion flame burners.</a> J. Electochem. Soc. 160 (11), F1241-F1244 (2013).</li>
<li>Horiuchi, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Performance+of+a+solid+oxide+fuel+cell+couple+operated+via+in+situ+catalytic+partial+oxidation+of+n-butane%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Power+Sources%22%5BJournal%5D)">Performance of a solid oxide fuel cell couple operated via in situ catalytic partial oxidation of n-butane.</a> J. Power Sources. 189 (2), 950-957 (2009).</li>
<li>Wang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+study+of+portable+direct-flame+solid+oxide+fuel+cell+%28DF-SOFC%29+stack+with+butane+fuel%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Fuel+Chem.+Technol%22%5BJournal%5D)">The study of portable direct-flame solid oxide fuel cell (DF-SOFC) stack with butane fuel.</a> J. Fuel Chem. Technol. 42 (9), 1135-1139 (2014).</li>
<li>Wang, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+high-performance+no-chamber+fuel+cell+operated+on+ethanol+flame%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Power+Sources%22%5BJournal%5D)">A high-performance no-chamber fuel cell operated on ethanol flame.</a> J. Power Sources. 177 (1), 33-39 (2008).</li>
<li>Sun, L., Hao, Y., Zhang, C., Ran, R., Shao, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coking-free+direct-methanol-flame+fuel+cell+with+traditional+nickel-cermet+anode%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Hydrogen+Energy%22%5BJournal%5D)">Coking-free direct-methanol-flame fuel cell with traditional nickel-cermet anode.</a> Int. J. Hydrogen Energy. 35 (15), 7971-7981 (2010).</li>
<li>Zeng, P., Wang, K., Falkenstein-Smith, R. L., Ahn, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+sintering+temperature+on+the+performance+of+SrSc0.1Co0.9O3-%CE%B4+oxygen+semipermeable+membrane%5BTitle%5D)+AND+%22Braz.+J.+Chem.+Eng%22%5BJournal%5D)">Effects of sintering temperature on the performance of SrSc0.1Co0.9O3-δ oxygen semipermeable membrane.</a> Braz. J. Chem. Eng. 32 (3), 757-765 (2015).</li>
<li>Turns, S. R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aTurns%2C+SR+%22An+Introduction+to+Combustion%3A+Concepts+and+Applications%22">An Introduction to Combustion: Concepts and Applications</a>. , 2nd ed., McGraw-Hill. New York. (2000).</li>
<li>Glassman, I., Yetter, R. A., Glumac, N. G. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aGlassman%2C+I+%22Combustion%22">Combustion</a>. , 4th ed., Academic Press. Waltham, MA. (2015).</li>
</ol>

למחברים אין מה לחשוף.

הפרוטוקול נדון כאן הוא גשר חשוב בין מחקר אפיון בעירה הקודם ובדיקת תא דלק. השימוש בעירה עבור דלק רפורמה ובדיקה תא דלק יושם במשך מספר שנים setups DFFC 10-15. עם זאת, האפיון של תהליך בעירת DFFCs הוא מודאג בעיקר עם אפיון באתרו של רכב הלהבה 16 והשתמש MS 8. ככל DFFC פתוחה הסביבה, רכב הפליטה מורכב בעיקר ממים ו- CO 2 ואפיון של הפליטה אינו נחוץ. על מנת לפתח את רעיון FFC האחרון הליך לאפיון פליטת הבעירה בתא סגור חלקית (כלומר, אחד ...

תא דלק תחמוצת מוצק (SOFC) חידושים דווחו בשנים האחרונות ככל שהטכנולוגיה ממשיכה להתפתח. בין היתרונות הרבים, SOFCs הפך ידוע צריך דלק גבוה, פליטה נמוכה וגמישות דלק מתונה לעומת טכניקות ייצור חשמל מבוסס בעירה אחרת 1. יתר על כן, SOFCs הם מדרגים המאפשרים צריכת דלק גבוהה אפילו בקני מידה קטנות. למרבה הצער, מגבלות בתשתיות מימן נוכחיות יצרו צורך במערכות רפורמת דלק כי הם בדרך כלל לא יעילים. ההתפתחות האחרונה היא תא דלק מיקרו-צינורי בסיוע הלהבה (MT-FFC) שדווח העבודה הקודם של המחבר 2. MT-FFC הוא הדוגמה הראשונה של תא דלק להבה בסיוע (FFC) שבונה על היתרונות של תא דלק להבה ישירה המקורי (DFFC), אשר מספק הדור חום ודלק רפורמה באמצעות בעירה 3. התקנת DFFC מציבה SOFC במגע ישיר עם להבה פתוחה envir הסביבהonment. הלהבה חלקית מתחמצנים דלקים פחמימניים כבדים כדי ליצור H 2 ו- CO, אשר ניתן להשתמש בהם ישירות SOFC עם פוטנציאל פחות עבור coking פחמן לעומת מתאן טהור או פחמימנים כבדים אחרים. בנוסף, הלהבה מספקת את האנרגיה התרמית צורך להביא את SOFC לטמפרטורת ההפעלה שלה. שינוי שבוצע לאחרונה על DFFC המקורי התרחש ידי הזזת SOFC אל מחוץ לאזור הלהבה ותקשור שנפלט אל SOFC כדי ליצור את FFC 2. בניגוד DFFC, הבעירה מתרחשת בתא סגור חלקית (במקום הסביבה) כך דלק יחס אוויר יכול להיות נשלט, והפיח יכול להיות מוזן ישירות לתא הדלק ללא שריפה שלמה התרחשות. יש FFCs יתרונות נוספים כולל ניצול דלק גבוה ויעילות חשמלית גבוהה לעומת DFFCs 2. כתחום מחקר המתעוררים, ניסיוני בטכניקות נדרשים שיכולים להעריך את הפוטנציאל של MT-FFCs עבור יישומי ייצור חשמל בעתיד. טכניקות אלה דורשים ניתוח חמצון חלקי, או בעירה עשיר-דלק, ואת הפליטה אשר זוהה כדרך לייצר H 2 ו- CO, הידוע גם בשם גז סינתטי, יחד עם CO 2 ו- H 2 O. הסינגז ניתן להשתמש ישירות בתאי דלק לייצור חשמל. הניתוח של פליטה בעירה עשירי דלק כבר מבוסס היטב בשנים האחרונות בוצע באופן תיאורטי 4, מחשוב 5,6 ו ניסיוני 7 למטרות שונות. רבים מן המחקרים התיאורטיים חישובית יש לסמוך על ניתוח שיווי משקל כימי (CEA) כדי להעריך את מיני מוצר הבעירה כי הם אנרגטיים חיוביים, ומודלי קינטיקה כימיים עבור מנגנוני תגובה. בעוד שיטות אלה היו מאוד שימושיות, רבי טכנולוגיות מתפתחות יש לסמוך על טכניקות ניסוי במהלך מחקר ופיתוח. ניסיוני בטכניקות בדרך כלל לסמוך על anaתמוגה של הפליטה בעירה או באמצעות כרומטוגרפיה גזית (GC) 7 או ספקטרומטר מסה (MS) 8. כך או הקו / מזרק GC או חללית MS מוכנס לתוך פליטת הבעירה ומדידות נלקחות להעריך את ריכוז המינים. יישום של שיטות ניסיוניות היה נפוץ בתחום ייצור חשמל בקנה מידה קטן. כמה דוגמאות כוללות combustors מיקרו אשר פותחו לפעול עם SOFCs תא בודד 7,9 ו DFFCs 10-15. הניתוח של פליטת הבעירה מתרחש תחת מגוון רחב של תנאי הפעלה כוללים טמפרטורות שונות, ספיקות ויחסי שקילות. בתחום מחקר DFFC, דלק ו החמצון יכול להיות חלקי מעורבב מראש או שאינו מעורבב מראש, עם המבער פתוח הסביבה מבטיחה שריפה שלמה. עם צורך לנתח את הרכב הלהבה, MS נוצל בעבר במקרים רבים לניתוח מחקר בעירת DFFC 16. ההתפתחות האחרונה יותר של FFC שונה על ידי הסתמכות על בעירת premixed עם הצורב בסביבה סגורה חלקית למנוע חמצון מלא של הדלק. כתוצאה מכך, ניתוח של פליטת הבעירה בסביבה מבוקרת ללא דליפת אוויר נחוץ. ניסיוני בטכניקות שפותחו למטרה זו מסתמכות על הטכניקות הקודמות משמשות למחקר combustor מייקרו עם ניתוח GC של פליטת הבעירה על יחסי שקילות שונים. ניתוח GC מוביל אפיון של רכב פליטת בעירה (כלומר, אחוז עוצמת הקול של כל מרכיבי פליטה כולל 2 CO, H 2 O, N 2, וכו &#39;) ניתוח זה מאפשר ערבוב של גזים נפרדים על פי היחסים נמדדים על ידי GC ליצור פליטת בעירת מודל עשיר דלק למחקר FFC בעתיד. הפרוטוקולים לניתוח פליטת בעירה עשיר-דלק, מפתחת פליטת בעירת מודל עשיר דלק ולהחילing המפלט לבדיקת SOFC מוקמים במאמר זה. אתגרים ומגבלות נפוצים נדונים לטכניקות אלה.

<table><tbody><tr><td>כרומוטוגרף גז</td><td>SRI Instruments, Inc.</td><td>SRI 8610C</td><td></td></tr><tr><td>צמדים תרמיים מסוג K</td><td>אומגה</td><td>KQXL-116G-6</td><td>אורך מותאם אישית</td></tr><tr><td>חוט מאריך צמד תרמי מסוג K</td><td>אומגה</td><td>EXTT-K-20-SLE-100</td><td></td></tr><tr><td>בקר זרימת מסה</td><td>אומגה</td><td>FMA5427</td><td>0-40 ליטר / דקה (N2) משמש עבור</td></tr><tr><td>בקר זרימת מסה</td><td>מתאן אומגה</td><td>FMA5443</td><td>0-200 ליטר / דקה (N2) משמש</td></tr><tr><td>לבקר זרימת מסת</td> אוויר <td>אומגה</td><td>FMA5402A</td><td>0-10 מ"ל/דקה (N2) משמש עבור</td></tr><tr><td>בקר זרימת מסה</td> CO <td>Brooks Instrument</td><td>SLA5850</td><td>200 SCCM (פרופאן) משמש עבור בקר זרימת מסה CO2</td></tr> <tr><td></td><td>Brooks Instrument</td><td></td><td>SLA5850 5 ליטר/דקה (אוויר) משמש עבור N2 </td></tr><tr><td>בקר זרימת מסה</td><td>Brooks Instrument</td><td>SLA5850</td><td>500 SCCM (N2) משמש עבור H2</td></tr><tr><td>Regulator</td><td>Harris Products Group</td><td>HP721-125-350-F</td> רגולטור <td>מיכל מתאן</td></tr><tr><td></td><td>Harris Products Group</td><td>HP702-050-590-E</td><td></td></tr><tr><td>רגולטור</td> מיכל אוויר <td>Airgas</td><td>Y11-SR145B</td><td>CO</td></tr><tr><td>רגולטור</td><td>Harris Products Group</td><td>HP702-050-320-E</td><td>CO2 טנק</td></tr><tr><td>רגולטור</td><td>Airgas</td><td>Y12-215B</td><td>N2 tank</td></tr><tr><td>Regulator</td><td>Harris Products Group</td><td>HP702-015-350-D</td><td>H2 טנק</td></tr><tr><td>מתאן, דחוס, טוהר גבוה במיוחד</td><td>Airgas</td><td>UN1971</td><td>דליק במיוחד</td></tr><tr><td>אוויר, דחוס, גז אוויר טהור במיוחד</td><td></td><td>UN1002</td><td>אינו מסווג כמסוכן לבריאות.</td></tr><tr><td>CO, דחוס, גז אוויר בטוהר גבוה במיוחד</td><td></td><td>UN1016</td><td>רעיל בשאיפה,</td></tr><tr><td>CO2 דליק במיוחד, דחוס, מחקר בדרגת מחקר</td><td>Airgas</td><td>UN1013</td><td>חנוק בריכוזים גבוהים</td></tr><tr><td>N2, דחוס, טוהר גבוה במיוחד</td><td>Airgas</td><td>UN1066</td><td>לא מסווג כמסוכן לבריאות.</td></tr><tr><td>H2, דחוס, טוהר אוויר גבוה במיוחד</td><td></td><td>UN1049</td><td>דליק במיוחד, נשרף עם מד מקור להבה בלתי נראית</td></tr><tr><td></td><td>Tektronix, Inc.</td><td>Keithley 2420</td><td>מתחבר למחשב באמצעות</td></tr><tr><td>USB תנור צינור מפוצל אופקי</td><td>MTI Corportation</td><td>OTF-1200X</td><td></td></tr><tr><td>רכישת נתונים</td><td>National Instruments</td><td>NI cDAQ-9172</td><td>מתחבר למחשב באמצעות</td></tr><tr><td>כניסת צמד תרמי</td><td>USB National Instruments</td><td>NI 9211</td><td>מתחבר לבקרת מחשב cDAQ-9172</td></tr><tr><td>עבור בקרי זרימת מסה</td><td>National Instruments</td><td>NI 9263</td><td>מתחבר ל-cDAQ-9172 בקרת מחשב עבור בקרי זרימת מסה</td></tr><tr><td>תוכנת בדיקה</td><td>National Instruments</td><td>LabVIEW 8.6</td><td></td></tr><tr><td>Ceramabond</td><td>Aremco</td><td>552-VFG</td><td>1 פיינט</td></tr></tbody></table>

אפיון שרפה ופיתוח דלק מודל מיקרו-צינורי בתאי דלק הלהבה בסיוע

Combustion Characterization and Model Fuel Development for Micro-tubular Flame-assisted Fuel Cells

ייצור חשמל מבוסס בעירה הושג במשך שנים רבות באמצעות מספר מערכות מנועי חום. לאחרונה, מעבר לייצור חשמל בקנה מידה קטן ומיקרו בעירה כמו גם פיתוח במחקר תאי דלק יצרו אמצעים חדשים לייצור חשמל המשלבים תאי דלק תחמוצת מוצקה עם להבות פתוחות ופליטת בעירה. במקום להסתמך על חום הבעירה, מערכות תאי דלק תחמוצת מוצקה אלה מסתמכות על רפורמה של הדלק באמצעות בעירה כדי לייצר גז סינתטי לייצור חשמל אלקטרוכימי. פותחו נהלים להערכת תוצרי הלוואי של הבעירה במגוון רחב של תנאים. בעוד שפותחו נהלים תיאורטיים וחישוביים להערכת פליטת בעירה עשירה בדלק ביישומים אלה, צצו גם טכניקות ניסיוניות. הליכי הניסוי מסתמכים לרוב על כרומטוגרף גז או ניתוח ספקטרומטר מסה של הלהבה והפליטה כדי להעריך את תהליך הבעירה כמתקן דלק ואמצעי לייצור חום. הטכניקות הניסיוניות שפותחו בתחומים אלה יושמו מחדש לפיתוח תא דלק מיקרו-צינורי בעזרת להבה. הפרוטוקול הנדון בעבודה זו מתבסס על טכניקות עבר כדי לציין נוהל לאפיון פליטת בעירה עשירה בדלק ופיתוח מודל פליטת בעירה עשירה בדלק לשימוש בבדיקת תאי דלק בעזרת להבה. נדון פיתוח הנוהל ויישומיו ומגבלותיו.

תא אפיון הבעירה צריך להיבדק לפני בדיקה על יחסי שקילות הרצוי עבור גב זרימת האוויר לתוך התא או דליפת אוויר אחרת במהלך בדיקה. תהליכי שריפה בתאים פתוחים ידועים להיות כמעט isobaric. כתוצאה מכך, לחץ בתוך תא הבעירה לא יכול להיות מספיק כדי לוודא ששום אוויר מן הסביבה החיצונית הוא חזרה זורם לתוך תא הבעירה מנמל הפליטה הקאמרית או נקודות דליפה אחרות. ישנן מספר שיטות ניסיוניות כדי לאשר שאף זרימת לאחור מתרחשת. ראשית, עבור צורב הלא קטליטי, הגבולות עשירים הדליקים מ...

פרוטוקול ליצירת דגם פליטת בעירה עשירה בדלק מפותח באמצעות אפיון בעירה ומיושם לבדיקה ומחקר של תאי דלק בסיוע להבה מיקרו-צינורית.

Combustion based power generation has been accomplished for many years through a number of heat engine systems. Recently, a move towards small scale power ...

המטרה הכללית של ניסוי אפיון הבעירה זה היא לפתח פליטת בעירה מודלית על ידי ערבוב של מיני הפליטה הרלוונטיים, וזאת על מנת לבחון תא דלק תחמוצת מוצקה (solid oxide fuel cell) בתוך התערובת. מודל זה יכול לסייע במתן תשובות לשאלות מפתח בתחום תאי דלק תחמוצת מוצקה, כגון השאלה האם בעירה עשירה יותר נוצרת במקום רפורמר דלק אנדותרמי. היתרון המרכזי של טכניקה זו הוא היכולת לפתח פליטת בעירה מודלית לבדיקת תאי דלק מבלי לפתח בפועל מבער שלם ואב-טיפוס של תא דלק.הדגמה חזותית של שיטה זו היא קריטית, שכן את נוהל הקמת הניסוי, אמצעי הבטיחות ופתרון התקלות עלול להיות קשה להבנה מקריאת כתב יד בלבד. הרכיבו את מכשיר האפיון באמצעות תא בעירה מוכן על שולחן עבודה עם מקורות אוויר ודלק מתאן. בחרו את בקרי ספיקת המסה על בסיס קצבי הזרימה שנקבעו מראש.עבור ניסוי זה, השתמשו בבקר של 40 liter per minute עבור מתאן. השתמשו בבקר של 200 liter per minute עבור אוויר. לאחר מכן, קחו צינורית נחושת וחברו אותה לפתח היציאה של מקור המתאן.משם, חברו את הצינור לבקר ספיקת המסות של הדלק. באופן דומה, חברו את בקר ספיקת המסות של האוויר למקור שלו. למען הבטיחות, הוסיפו שסתום חד-כיווני לאחר בקר ספיקת המתאן.כוון את השסתום כך שיאפשר זרימה רק הרחק מהבקר וחבר אותו למוצא של הבקר. לאחר מכן, השתמש בצינורות נחושת כדי למזג את הזרימות מבקרי זרימת האוויר והדלק. הנח ל

combustion-characterization-model-fuel-development-for-micro-tubular

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

דגימת גז מלהבות מעבדה בקנה מידה עם ניתוח באינטרנט של כל המינים על ידי ספקטרומטריית מסה היא שיטה רבת עוצמה כדי לחקור את התערובת המורכבת של תרכובות כימיות המתרחשות בתהליכי בעירה. יחד עם יינון רך מתכונן באמצעות קרינת ואקום אולטרה סגול-סינכרוטרון שנוצר, בטכניקה זו מספקת מידע נפתר האיזומר ואפשרות ללא בר ספקטרום המוני.

ניסויי להבה במקור האור מתקדם: תובנה חדשות על תהליכי היווצרות פיח

מוצג פרוטוקול לביצוע ניסויי גל תרמו-כוח. מתוארת סינתזה של חומרים מרוכבים היברידיים של דלק כימי וחומר מיקרו/ננו-מבנה, ייצור מחולל גלים תרמו-כוח ושיטות למדידת התופעות הפיזיקליות המתאימות.

הכנה והערכה של חומרים מרוכבים היברידיים כימי דלק ורב חומת פחמן בחקר גלי Thermopower

אנו מתארים את השימוש במיקרו-צמדים תרמיים כדי להעריך שיפועי טמפרטורה מקומיים בלהבות דיפוזיה של שכבת גבול למינרית יציבה. על ידי הרחבה של אנלוגיית ריינולדס, ניתן להשתמש בשיפועי טמפרטורה מקומיים כדי להעריך את קצב שריפת המסה המקומית ושטפי החום בלהבות כאלה בדיוק גבוה.

מתודולוגיה ניסויית עבור הערכת שטפי חום מקומי שיעורי הבוער Steady להבות דיפוזיה שכבה למינרית גבול

פרוטוקול למדידה מירויות להבת תערובת תגובתי המורכבת nonoxide tetraiodine (לי 4 O 9) ואלומיניום (Al) מוצג. שיטה לפתרון קינטיקה תגובה באמצעות סריקת calorimetry דיפרנציאלי (DSC) מוצגת אף הוא. נמצא כי לי 4 O 9 הם 150% תגובתי יותר יוד אחרות (V) תחמוצות.

קינטיקה התגובה ו שרפה Dynamics של לי<sub&gt; 4</sub&gt; O<sub&gt; 9</sub&gt; ותערובות אלומיניום

פרוטוקול זה מתאר מנהרת רוח ניסויים שנועדו ללמוד את המעבר של אש מעל פני האדמה החופה של שפרל שיחים.

מנהרת רוח ניסויים ללמוד שפרל הכתר שריפות

חקירה של הכימיה בעירה חמצוני של הרומן דלק ביולוגי, דלק רכיבים או דלקים jet על-ידי השוואה של היווצרות המינים כמותיים המידע יוצג. הנתונים ניתן להשתמש עבור אימות מודל קינטי ומאפשר אסטרטגיות הערכה דלק. כתב יד זה מתאר את הכור אטמוספרי בטמפרטורות גבוהות זרימה ומדגים את יכולותיה.

כימיה בעירה של דלקים: נתונים כמותיים היווצרות המינים המתקבל של הכור אטמוספרי בטמפרטורות גבוהות לזרום עם מצמידים ספקטרומטר מסה מולקולרית-קרן אור

אנו מציגים פרוטוקול לריכוז התגובה בתדר מתחלפים של תאי דלק, שיטה חדשה מבטיחה ללמוד דינמיקה של תאי דלק.

מדריך לריכוז התגובה בתדר מתחלפים של תאים דלק

טכניקה תוך שימוש בתבואת דלק מוצקה עם מבנה הליקל מקוננים חדשני כדי לשפר את ביצועי הבעירה של מנוע רקטות היברידי מוצג.

שיפור ביצועי הבעירה של מנוע רקטות היברידי באמצעות דגן דלק חדשני עם מבנה הליקל מקוננים

אנו מציגים פלטפורמה ייחודית לאפיון משטחי האלקטרודה בתאי דלק תחמוצת מוצקים (SOFCs) המאפשרת ביצוע סימולטני של שיטות אפיון מרובות...

חיטוט ומיפוי משטחי אלקטרודה דלק תאי תחמוצת מוצקות

אנו מדגימים כיצד לקבוע את התפלגות הגודל של nanocrystals מוליכים למחצה באופן כמותי באמצעות ספקטרוסקופיית ראמאן העסקת מודל כליאת פונון רב-חלקיקים מוגדרים באופן אנליטי. תוצאות שהתקבלו הן בהסכם מצוין עם טכניקות ניתוח גודל אחרות כמו מיקרוסקופ אלקטרונים הולכה וספקטרוסקופיה photoluminescence.

אפיון התפלגות גודל ננו באמצעות ראמאן ספקטרוסקופיה עם דגם Phonon מאסר רב-חלקיקים

למד אפיון שרפה ופיתוח מודל מיקרו-צינורי לבדיקת תאי דלק מוצקים. השיטה מאפשרת מחקר ללא צורך בבניית מבער מלא וחוסכת משאבים.

אפיון שרפה ופיתוח דלק מודל מיקרו-צינורי בתאי דלק הלהבה בסיוע

גלה סרטונים נוספים