Разработка и валидация хрома Геттеров для твердых оксидных топливных элементов power Systems

Хром, содержащий сплавы, используется в SOFC в качестве металлических взаимосвязей для формирования хрома-шкалы для защиты от коррозии. Однако испарение хрома при высоких температурах приводит к деградации газообразного хрома. Этот метод обеспечивает решение для отравления хромом в твердом оксиде топливных элементов систем питания.

Основными преимуществами являются использование низкорентабельных материалов и эффективный улавливание загрязняющих веществ при низких и высоких температурах. Другие высокотематные промышленные системы, использующие хром, содержащие сплавы, такие, как системы парового электролиза, кислородно-транспортные мембранные системы и нефтехимические системы, могли бы использовать этот метод для контроля качества и выбросов. Эта видео демонстрация может заинтересовать исследователей быстро узнать эти технические, некоторые шаги очень просты для начинающих.

Эти технические могут иметь исследователей развивать навыки для продвижения к исследованиям электрохимических технологий. Для начала смешайте девять миллилитров 2,4 молярной акной селитры стронция, с семью миллилитров 2,4 млярной аквеозной нитрата никеля. Перемешать смесь в течение 30 минут при 300 об/мин при нагревании до 80 градусов по Цельсию, чтобы растворить твердые тела.

Затем добавьте 30 миллилитров 5 молярных акальных аммиака, чтобы увеличить раствор рН до 8,5. Продолжить перемешивание смеси при 80 градусов по Цельсию в течение 24 часов, чтобы вызвать порошок-предшественник. Высушите раствор в сухой духовке при температуре 120 градусов по Цельсию, пока вода полностью не испарится, что обычно занимает около 24 часов, чтобы оставить синее восковое соединение.

Мы приостанавливаем соединение в 50 миллилитров деионизированной воды с помощью ручного и магнитного перемешивания. Центрифуга подвески при 5000 об/мин в течение 5 минут. И удалить жидкость, которая содержит остаточный нитрат аммония.

При 200-380 градусах Цельсия нитрат аммония разлагается и производит аммиачную нитратную кислоту, газы оксида азота. Правильное мытье дистиллированной водой уменьшит или устранит выбросы этих газов. Высушите промытый порошок-прекурсор при 120 градусах по Цельсию в течение двух часов.

Затем добавьте ионизированную воду в порошок и перемешайте ее в течение по крайней мере пяти минут, чтобы сделать густой суспензии. Де-газ суспензии в вакуумной камере, чтобы удалить пузырьки воздуха. Затем поместите кордиритовый сотовый субстрат в суспензию и выполните вакуумную инфильтрацию в течение пяти минут, чтобы заполнить поры суспензией.

После этого, поток воздуха через падение покрытием субстрата, чтобы удалить избыток суспензии из каналов. Поместите образец в заполненную воздухом печь и нагрейте его до 120 градусов по Цельсию при пяти градусах в минуту. Высушите образец в воздухе не менее двух часов.

Затем, пандус печи до 650 градусов по Цельсию при пяти градусах в минуту и calsign образец в воздухе в течение 12 часов, чтобы закончить производство хрома getter. Чтобы начать проверку теста, поместите два грамма гранул по центру хрома в печь кварцевой трубки, оснащенную диффузором. Поместите хром getter на другой стороне диффузора.

Подключите хромовую сторону печи к источнику сжатого воздуха через пузырьк воды комнатной температуры. Подключите сторону getter к вентиляции через стеклянный локоть и хром пара захвата сборки. Очистить систему увлажненным воздухом при 300 SCCM в течение 15 минут до часа.

Затем нарастить печь до 850 градусов по Цельсию при трех градусах в минуту и поддерживать эту температуру в течение 500 часов. Проверьте локоть розетки на наличие обесцвечивания, указывающего на осаждение соединений хрома каждые 100 часов. Как только испытание закончено, охладите печь к комнатной температуре перед поворачивать поток воздуха и извлекать образец getter.

Соберите воду из хрома захвата сборки затем, замочить кварцевую трубку, стеклянный локоть, конденсатор и мыть бутылки с 20% по весу азотной кислоты для извлечения отложенного хрома и собирать полоскания. Замочите стеклянную посуду в 20%nitric кислоты в течение 12 часов, чтобы извлечь дополнительные отложенного хрома и собирать полоскания. Если какая-либо стеклянная посуда все еще обесцвечена, замочите ее в щелочном перманганате калия в течение 12 часов при 80 градусах по Цельсию.

Затем соберите и смешайте экстракт хрома из всех компонентов для анализа содержания хрома с помощью ICPMS. Затем нарежьте образец геттера пополам ножом и покрыть открытые поверхности золотом. Пальто хром getter образца с золотом и оценить элементарное распределение с энергией диспергативной рентгеновской спектроскопии.

Выполните еще один анализ EDS и участок количество хрома по отношению к расстоянию от источника хрома. Чтобы начать изготовление SOFC, экран печати лантанума стронция маргантин пасты на поверхности трех итрии стабилизированных электродов циркония и центр сборки. Затем прикрепите платиновый электрод к каждому диску YS в качестве анода с использованием платиновых чернил.

Прикрепите платиновую марлю к аноду и катоду и прикрепите короткие платиновые провода к катоду, аноде и диску YS. Поместите SOFC в печь, пандус их до 850 градусов по Цельсию при трех градусах в минуту и вылечить их в воздухе в течение двух часов. Затем соедините серебряные проводящие провода с вылеченным SOFC и смонтировать его в постоянной зоне нагрева печи цилиндрической трубки.

Печать SOFC в печи с керамической пастой и подключить электроды к potentiostat. Следуйте стандартным процедурам для настройки эксперимента. Убедитесь, что это хорошая клетка цилиндра и что все три электрода должным образом подключены к potentiostat.

Затем, пандус печи до 850 градусов по Цельсию при пяти градусах в минуту. В то время как печь нагревается, настройте potentiostats для записи тока ячейки каждую минуту с 0,5 вольт смещения между катодом и эталонным электродом. Установите potentiostats для выполнения электрохимической спектроскопии импульса между катодом и эталонным электродом каждый час.

Когда печь достигает тестовой температуры, поток увлажненной воздуха к катоду на 300 SCCM и сухой воздух к аноду на 150 SCCM. Запустите измерения и позвольте тестовому запуску в течение 100 часов. После испытания охладить печь до комнатной температуры и получить ячейку для характеристики.

Для следующего теста поместите два грамма гранул хрома в перфорированную глиняную трубку в зоне постоянного нагрева. Исправьте новый SOFC над источником хрома и повторите измерения конца теста точно таким же образом. Для третьего теста загрузите два грамма гранул хрома в трубку и смонтировать хром getter над источником хрома.

Исправьте новый SOFC над getter и выполните измерения конца испытания под такими же условиями. В ходе теста на транспирацию профиль хрома показал, что большая часть хрома оказалась в ловушке в течение первых четырех миллиметров геттера. Анализ материала, получаемого из хрома, отложенного на подложке из глинозема, показал крупные богатые хромом и стронцием частицы вблизи вставки пара.

Элементарные карты волоконных поперечных сечений подтвердили, что на поверхности волокна имели место хром и стронций. Электрохимические испытания LSM-YS' SOFC в присутствии и отсутствии хрома показали, что хромный пар быстро отравил клетку. Это было связано с отложениями оксида хрома на интерфейсе LSM-YS, что препятствовало реакции на сокращение кислорода на этом интерфейсе.

Размещение SNO хрома getter между источником хрома и SOFC привело к производительности SOFC сопоставимы с производительностью в отсутствие хрома. Эта производительность поддерживалась в широком диапазоне показателей потока паров хрома. Протокол изготовления производит стабильный эффективный getter для воздушно-десантных примесей хрома.

Используя различные химические вещества, мы можем разработать getters для захвата других газообразных загрязняющих веществ, таких как бор и кремниевые пары. Протокол передачи измеряет испарение хрома, содержащего сплавные материалы, и подтверждает производительность геттеров, улавливая гексаамминчромный пар в воздухе в типичных условиях эксплуатации SOFC. Протокол электрохимической проверки демонстрирует эффективность работы getter в номинальных условиях работы SOFC.

Поскольку эта информация имеет важное значение для расширения технологий getter и SOFC для промышленности и их коммерческого использования. Этот метод использует небольшое количество химических веществ и причин, которые могут управляться и обрабатываться в соответствии с существующими политиками лабораторного здоровья и безопасности.