고체 산화물 연료 전지 전력 시스템을 위한 크롬 게터 개발 및 검증

합금을 함유한 크롬은 부식 방지를 위해 크로미아 스케일을 형성하기 위해 금속 상호 연결로 SOFC에서 사용됩니다. 그러나, 고온에서 크롬 기화는 SOFC 분해의 결과로 기체 크롬 종을 생성합니다. 이 방법은 고체 산화물 연료 전지 전력 시스템에서 크롬 중독에 대한 솔루션을 제공합니다.

주요 장점은 저비용 재료의 사용과 저온과 고온 모두에서 오염 물질의 효과적인 캡처입니다. 증기 전분해 시스템, 산소 수송 멤브레인 시스템 및 석유 화학 시스템과 같은 합금을 포함하는 크롬을 사용하는 다른 고온 산업 시스템은 품질 및 배출 제어를 위해이 방법을 사용할 수 있습니다. 이 비디오 데모는 관심있는 연구원이 신속하게 이러한 기술 지식을 배울 수 있습니다, 몇 가지 단계는 초보자를위한 매우 간단합니다.

이러한 기술은 연구원이 전기 화학 기술 연구에 대한 발전을위한 기술을 개발할 수 있습니다. 시작하려면 2.4 개의 어수질 수성 스트론튬 질산염의 9 밀리리터를 2.4 개의 어수성 니켈 질산염7 밀리리터와 결합하십시오. 혼합물을 300 RPM에서 30분 동안 저으면서 고형물을 녹이기 위해 섭씨 80도까지 가열합니다.

이어서, 5개의 어수성 암모니아30밀리리터를 추가하여 용액 pH를 8.5로 늘립니다. 혼합물을 섭씨 80도에서 24시간 동안 계속 저어서 전구체 분말을 침전시합니다. 건조한 오븐에서 120도의 건조한 오븐에서 용액을 건조하고, 물이 완전히 증발할 때까지, 보통 약 24시간이 걸리며, 푸른 왁시 화합물을 남깁니다.

우리는 수동 및 자기 교반을 사용하여 탈이온 화 된 물의 50 밀리리터에서 화합물을 일시 중단합니다. 5000 RPM에서 5분 동안 서스펜션을 원심분리합니다. 잔류 암모늄을 함유한 액체를 제거합니다.

200 ~380섭씨에서 질산암모늄은 암모니아 질산, 질소 산가스를 분해하고 생성합니다. 증류수로 적절한 세척을 하면 이러한 가스의 배출을 줄이거나 제거할 수 있습니다. 헹구는 전구체 분말을 섭씨 120도에서 2시간 동안 건조시다.

다음으로, 분말에 이온화 된 물을 추가하고 두꺼운 슬러리를 만들기 위해 적어도 5 분 동안 혼합. 진공 챔버에서 슬러리를 분리하여 기포를 제거합니다. 그런 다음, 코리에리 허니콤 기판을 슬러리에 넣고 5분 동안 진공 침투를 수행하여 모공을 슬러리로 채웁니다.

그 후, 딥 코팅 기판을 통해 공기를 유동하여 채널에서 과도한 슬러리를 제거합니다. 샘플을 공기로 가득 찬 용광로에 넣고 분당 섭씨 약 120도까지 가열합니다. 적어도 2 시간 동안 공기샘플을 건조.

그런 다음, 연로를 분당 5도에서 섭씨 650도로 경사로로 로크롬게터 생성을 완료하기 위해 12 시간 동안 공기중의 샘플을 위탁합니다. 검증 테스트를 시작하려면 디퓨저가 장착된 석영 튜브 용광로에 2그램의 중심 크로미아 펠릿을 배치합니다. 디퓨저의 반대편에 크롬 게터를 놓습니다.

실내 온도 물 거품기를 통해 압축 공기 소스에 용광로의 크롬 측면을 연결합니다. 유리 팔꿈치와 크롬 증기 트래핑 어셈블리를 통해 게터 측면을 통풍구에 연결합니다. 300 SCCM에서 가습 공기로 시스템을 15분에서 1시간 동안 제거합니다.

그런 다음 연로를 분당 3도에서 섭씨 850도로 진입시키고 500시간 동안 온도를 유지합니다. 100시간마다 크롬 화합물의 증착을 나타내는 변색을 위해 콘센트 팔꿈치를 확인하십시오. 테스트가 완료되면 공기 흐름을 끄고 게터 샘플을 검색하기 전에 용광로를 실온으로 식힙니다.

크롬 트래핑 조립에서 물을 수집, 쿼츠 튜브를 흡수, 유리 팔꿈치, 응축제와 세척 병 20%에 의해 무게 질산에 의해 유착 된 크롬을 추출 하 고 헹구는 수집. 유리제품을 20%의 질산에 12시간 동안 담그고 추가 로뮴을 추출하고 헹구세요. 유리 제품이 여전히 변색되어 있으면 알칼리칼륨 퍼망가네이트에 넣고 섭씨 80도에서 12시간 동안 담가 둡니다.

그런 다음 모든 성분에서 크롬 추출물을 수집하고 혼합하여 크롬 함량을 ICPMS로 분석합니다. 그런 다음, 게터 샘플을 칼로 반으로 자르고 노출된 표면을 금으로 코팅합니다. 크롬 게터 샘플을 금으로 코팅하고 에너지 분산 X선 분광법으로 원소 분포를 평가합니다.

또 다른 EDS 분석을 수행하고 크롬 소스로부터의 거리에 대하여 크롬의 양을 플롯한다. SOFC 제작을 시작하려면, 세 개의 yttria 안정화 지르코니아 전극의 표면에 화면 인쇄 란타늄 스트론튬 만화가 붙여 넣기와 어셈블리를 중심으로. 그런 다음 백금 잉크를 사용하여 양극으로 각 YSZ 디스크에 백금 전극을 부착합니다.

양극과 음극에 백금 거즈를 부착하고 음극, 양극 및 YSZ 디스크에 짧은 백금 와이어를 부착합니다. SOFC를 용광로에 놓고 분당 섭씨 850도까지 진입하여 2시간 동안 공중에서 치료합니다. 그런 다음 은 전도성 와이어를 경화 된 SOFC에 연결하고 실린더 튜브 용광로의 일정한 가열 영역에 장착하십시오.

용광로에서 SOFC를 세라믹 페이스트로 밀봉하고 전극을 강력한 iostat에 연결합니다. 표준 절차를 따라 실험을 설정합니다. 이 것들이 좋은 실린더 셀이고 세 개의 전극이 모두 전위요타트에 제대로 연결되어 있는지 확인하십시오.

그런 다음, 분당 5도에서 850섭씨까지 용광로를 경사로로 가시면 됩니다. 용광로가 가열되는 동안, 전위요기는 음극과 기준 전극 사이의 0.5 볼트 바이어스로 매 분마다 셀 전류를 기록하도록 구성한다. 음극과 기준 전극 사이의 전기화학적 임피던스 분광법을 매시간 수행하도록 전위전도를 설정합니다.

용광로가 시험 온도에 도달하면 300 SCCM에서 음극을 향해 가습 공기를 흐르고 150 SCCM에서 양극쪽으로 공기가 건조합니다. 측정을 시작하고 100시간 동안 테스트를 실행합니다. 테스트 후 용광로를 실온으로 식히고 특성화를 위해 셀을 검색합니다.

다음 테스트를 위해, 일정한 가열 구역에 천공 알루미나 튜브에 크로미아 펠릿 2 그램을 놓습니다. 크롬 소스 위에 새 SOFC를 수정하고 동일한 방식으로 테스트 종료 측정을 반복합니다. 세 번째 테스트의 경우, 2그램의 크로미아 펠릿을 튜브에 적재하고 크롬 소스 위에 크롬 게터를 장착합니다.

게터 위에 새 SOFC를 수정하고 동일한 조건에서 테스트 종료 측정을 수행합니다. 발생 테스트에서 크롬 프로파일은 대부분의 크롬이 게터의 처음 4밀리미터 내에 갇혀 있음을 나타냈다. 알루미나 섬유 기판에 증착된 크롬 게터 물질의 분석은 증기 입구 근처의 큰 크롬과 스트론튬이 풍부한 입자를 나타냈다.

섬유 단면의 원소 맵은 크롬과 스트론튬이 섬유 표면에서 발생한다는 것을 확인했습니다. 크롬의 존재와 부재에서 LSM-YSZ SOFC의 전기 화학 적 테스트는 크롬 증기가 급속하게 세포를 독살 것으로 나타났다. 이것은 LSM-YSZ 인터페이스에 크롬 산화물 침전물에 기인했다, 그 인터페이스에서 산소 감소 반응을 방해.

크롬 소스와 SOFC 사이에 SNO 크롬 게터를 배치하면 크롬이 없는 성능에 필적하는 SOFC 성능이 발생했습니다. 이러한 성능은 광범위한 크롬 증기 유량에 걸쳐 유지되었습니다. 제조 프로토콜은 공중 크롬 불순물을 위한 안정적인 효율적인 게터를 생성합니다.

다른 화학 물질을 사용하여 우리는 붕소와 실리콘 증기와 같은 다른 기체 오염 물질을 포착하기 위해 게터를 개발할 수 있습니다. 전송 프로토콜은 합금 물질을 포함하는 크롬의 증발을 측정하고 일반적인 SOFC 작동 조건하에서 공기 중헥사암민크롬 증기를 캡처하는 게터의 성능을 검증합니다. 전기 화학 적 검증 프로토콜은 명목 SOFC 작동 조건에서 getter 효율성을 보여줍니다.

이 정보는 산업 및 상업적 용도를 위해 getter 및 SOFC 기술을 확장하는 데 필수적이므로. 이 방법은 소량의 화학 물질과 기존 실험실 건강 및 안전 정책에 따라 관리 및 처리 할 수있는 이유를 사용합니다.