פיתוח ותיקוף של כרום הגטרס עבור מערכות חשמל של תחמוצת הדלק מוצק

כרום המכיל סגסוגות משמשים SOFC של חיבורים מתכתיים כדי ליצור סולם כרומיה להגנה מפני קורוזיה. עם זאת, אידיית כרום בטמפרטורות גבוהות מייצרת מיני כרום גזיים וכתוצאה מכך השפלה SOFC. שיטה זו מספקת פתרון להרעלת כרום במערכות כוח תא דלק תחמוצת מוצקה.

היתרונות העיקריים הם השימוש בחומרים בעלות נמוכה ולכידה יעילה של מזהמים בטמפרטורות נמוכות וגוונות. מערכות תעשייתיות אחרות בטמפרטורה גבוהה באמצעות כרום המכיל סגסוגות, כגון מערכות אלקטרוליזה קיטור, מערכות קרום הובלת חמצן ומערכות פטרוכימיות יכול להשתמש בשיטה זו לבקרת איכות ו הפליטה. הדגמת וידאו זה יכול להיות חוקרים מעוניינים במהירות ללמוד את הדברים הטכניים האלה, כמה צעדים הם פשוטים מאוד למתחילים.

טכניים אלה יכולים לגרום לחוקרים לפתח את הכישורים להתקדמות למחקר טכנולוגי אלקטרוכימי. כדי להתחיל, לשלב תשעה מיליליטר של 2.4 טוחן סטרונציום חנקתי, עם שבעה מיליליטר של 2.4 ניקל ניקל דיוחן חנקתי. מערבבים את התערובת במשך 30 דקות ב 300 סל"ד תוך חימום זה 80 מעלות צלזיוס כדי להמיס את המוצקים.

לאחר מכן, להוסיף 30 מיליליטר של 5 אמוניה מיימית טוחן כדי להגדיל את ה- pH הפתרון ל 8.5. ממשיכים לבחוש את התערובת ב 80 מעלות צלזיוס במשך 24 שעות, כדי לזרז את אבקת מבשר. יבש את הפתרון בתנור יבש ב 120 מעלות צלזיוס, עד המים מתאדים לחלוטין, אשר בדרך כלל לוקח בערך 24 שעות, לעזוב תרכובת שעווה כחולה.

אנחנו משהים את התרכובת ב 50 מיליליטר של מים deionized באמצעות ערבוב ידני ומגנטי. צנטריפוגה ההשעיה ב 5000 סל"ד במשך 5 דקות. ולהסיר את הנוזל המכיל שאריות אמוניום חנקתי.

ב 200 עד 380 מעלות צלזיוס, אמוניום חנקתי יתפורר ויפיק חומצת אמוניה חנקתית, גזי תחמוצת חנקן. כביסה נכונה עם מים מזוקקים תפחית או תבטל את הפליטה של גזים אלה. יבש את אבקת מבשר שטיפה ב 120 מעלות צלזיוס במשך שעתיים.

לאחר מכן, מוסיפים את המים היונים לאבקה ומערבבים אותם לפחות חמש דקות כדי להפוך תרחיף עבה. דה גז תרחיף בתא ואקום כדי להסיר בועות אוויר. לאחר מכן, מניחים מצע חלת דבש cordierite בתרחם ולבצע חדירת ואקום במשך חמש דקות כדי למלא את הנקבוביות עם תרחיף.

לאחר מכן, זורמים אוויר דרך המצע מצופה המטבל כדי להסיר תרחיף עודף מהערוצים. מניחים את הדגימה בתנור מלא אוויר ומחממים אותו לכ-120 מעלות צלזיוס בחמש מעלות לדקה. יבש את הדגימה באוויר לפחות שעתיים.

לאחר מכן, רמפה הכבשן ל 650 מעלות צלזיוס בחמש מעלות לדקה ו calsign המדגם באוויר במשך 12 שעות כדי לסיים לייצר את מקבל כרום. כדי להתחיל את בדיקת האימות, מניחים שני גרם של כדורי כרומיה מרוכזים בתנור צינור קוורץ המצויד במפזר. מניחים מפזר כרום בצד השני של המפזר.

חבר את צד הכרום של התנור למקור אוויר דחוס באמצעות בועת מים בטמפרטורת החדר. חבר את צד המפרק לאוורור באמצעות מרפק זכוכית ומכלול לכידת אדי כרום. לטהר את המערכת עם אוויר לח ב 300 SCCM במשך 15 דקות עד שעה.

לאחר מכן שיפוע הכבשן ל 850 מעלות צלזיוס בשלוש מעלות לדקה ולשמור על טמפרטורה זו במשך 500 שעות. בדוק את מרפק השקע עבור שינוי צבע המציין את התצהיר של תרכובות כרום כל 100 שעות. לאחר סיום הבדיקה, מקררים את התנור לטמפרטורת החדר לפני כיבוי זרימת האוויר ואחזור דגימת המשיג.

לאסוף את המים מן ההרכבה לכידת כרום אז, להשרות את צינור קוורץ, מרפק זכוכית, מעבה ולשטוף בקבוקים עם 20% על ידי חומצה חנקתית במשקל כדי לחלץ כרום מופקד ולאסוף את השטיפה. משרים את כלי הזכוכית ב-20% חומצה חנקתית למשך 12 שעות כדי לחלץ כרום מופקד נוסף ולאסוף את השטיפת. אם כלי זכוכית עדיין דהויים, השרו אותו באשלגן פרנגנט אלקליין למשך 12 שעות ב-80 מעלות צלזיוס.

לאחר מכן לאסוף ולערבב תמצית כרום מכל הרכיבים כדי לנתח את תוכן הכרום עם ICPMS. לאחר מכן, פורסים את דגימת המשיג לשניים עם סכין ומ coat את המשטחים החשופים בזהב. מצפים את דגימת מקבל הכרום בזהב ומעריכות את התפלגות היסודות עם ספקטרוסקופיית רנטגן פיזור אנרגיה.

בצע ניתוח EDS אחר ולתוות את כמות הכרום ביחס למרחק ממקור הכרום. כדי להתחיל ייצור SOFC, הדפסת מסך משחת מנגן לנתנום סטרונציום על פני השטח של שלוש אלקטרודות זירקוניה מיוצבות yttria ומרכז הרכבות. לאחר מכן, חבר אלקטרודה פלטינה לכל דיסק YSZ כאנודה באמצעות דיו פלטינה.

חבר גזה פלטינה הן לאנודה והן לקתודה והצמד חוטי פלטינה קצרים לדיסק הקתודה, אנודה ו- YSZ. מניחים את SOFC של בתנור, רמפה אותם ל 850 מעלות צלזיוס בשלוש מעלות לדקה לרפא אותם באוויר במשך שעתיים. לאחר מכן, לחבר חוטי מוליך כסף SOFC נרפא ולהרים אותו באזור חימום קבוע של תנור צינור גליל.

לאטום את SOFC בכבשן עם הדבק קרמי ולחבר את האלקטרודות כדי potentiostat. בצע נהלים סטנדרטיים כדי להגדיר את הניסוי. ודא כי אלה הם תא גליל טוב, כי כל שלוש האלקטרודות מחוברים כראוי potentiostat.

לאחר מכן, רמפה הכבשן ל 850 מעלות צלזיוס בחמש מעלות לדקה. בעוד התנור מתחמם, להגדיר את potentiostats כדי להקליט את זרם התא בכל דקה עם הטיה 0.5 וולט בין קתודה אלקטרודה התייחסות. הגדר את potentiostats לבצע ספקטרוסקופיה בלתי חוקית אלקטרוכימית בין קתודה ואלקטרודה התייחסות כל שעה.

כאשר התנור מגיע לטמפרטורת הבדיקה, הזרימה לחה אוויר לכיוון הקתודה ב 300 SCCM ואוויר יבש לכיוון האנודה ב 150 SCCM. התחל את המדידות ותן לבדיקה לפעול במשך 100 שעות. לאחר הבדיקה, מקררים את התנור לטמפרטורת החדר ומחזירים את התא לאפיון.

לבדיקה הבאה, מניחים שני גרם של כדורי כרומיה בצינור אלומינה מחורר באזור החימום הקבוע. תקן SOFC חדש מעל מקור הכרום וחזור על מדידות קצה הבדיקה בדיוק באותו אופן. לבדיקה השלישית, לטעון שני גרם של כדורי כרום לתוך הצינור ולהוות מ Getter כרום מעל מקור כרום.

תקן SOFC חדש מעל המשיג ובצע את מדידות סוף הבדיקה באותם תנאים. במבחן ההת התרחשות, פרופיל הכרום הצביע על כך שרוב הכרום נלכד בתוך ארבעת המילימטרים הראשונים של המשיג. ניתוח של חומר גטר כרום שהופקד על מצע סיבי אלומינה הראה חלקיקים גדולים עשירים בכרום וסטרונציום ליד הכניסה לאדה.

מפות יסוד של חתך סיבים אישרו כי כרום וסטרונציום התרחשו על פני השטח של הסיבים. בדיקות אלקטרוכימיות של LSM-YSZ SOFC בנוכחות והיעדר כרום הראו כי אדי כרום מהרעילו במהירות את התא. זה יוחס פיקדונות תחמוצת כרום על ממשק LSM-YSZ, מעכב את התגובה להפחתת חמצן בממשק זה.

הצבת מ Getter כרום SNO בין מקור כרום SOFC הביא ביצועים SOFC דומה לביצועים בהיעדר כרום. ביצועים אלה נשמרו על פני מגוון רחב של שיעורי זרימת אדי כרום. פרוטוקול ייצור מייצר getter יעיל יציב עבור זיהומים כרום באוויר.

באמצעות כימיקלים שונים אנו יכולים לפתח getters ללכוד מזהמים גזיים אחרים כגון בורון אדי סיליקון. פרוטוקול השידור מודד את האידוי של כרום המכיל חומרי סגסוגת ומאמת את הביצועים של getters לכידת אדי hexaamminechromium באוויר בתנאי הפעלה SOFC טיפוסי. פרוטוקול האימות האלקטרוכימי מדגים יעילות של Getter בתנאי הפעלה נומינליים של SOFC.

מכיוון שהמידע חיוני להגדלת טכנולוגיות Getter ו-SOFC לתעשייה ול לשימושים המסחריים שלהן. שיטה זו משתמשת בכמויות קטנות של כימיקלים וסיבות שניתן לנהל ול לטפל בהם בהתאם למדיניות הבריאות והבטיחות הקיימת במעבדה.