Summary
Se presenta una plataforma única para la caracterización de superficies de los electrodos en pilas de óxido sólido (SOFC) que permite la realización simultánea de múltiples técnicas de caracterización (
Abstract
Sólido células de combustible de óxido (SOFC) son potencialmente la solución más eficiente y rentable para la utilización de una gran variedad de combustibles más allá del hidrógeno 1-7. El rendimiento de SOFC y los tipos de los muchos procesos químicos y de transformación de energía en el almacenamiento de energía y dispositivos de conversión en general se limitan principalmente por la carga y la transferencia de masa a lo largo de superficies de los electrodos y a través de interfaces. Desafortunadamente, la comprensión mecanicista de estos procesos que aún falta, debido en gran parte a la dificultad de caracterizar estos procesos bajo condiciones in situ. Esta brecha de conocimiento es el principal obstáculo a la comercialización SOFC. El desarrollo de herramientas para el mapeo de sondaje y químicas de superficie correspondientes a las reacciones de los electrodos es de vital importancia para desentrañar los mecanismos de los procesos de superficie y al logro de diseño racional de nuevos materiales de electrodos para el almacenamiento de energía más eficiente y conversión 2. Entre los pocos relativamente in situ </ Em> Métodos de análisis de superficie, la espectroscopia Raman se puede realizar incluso con altas temperaturas y ambientes hostiles, lo que es ideal para la caracterización de los procesos químicos relevantes para el desempeño ánodo y SOFC degradación 8-12. También se puede utilizar junto con las mediciones electroquímicas, permitiendo potencialmente correlación directa de la electroquímica a la química de superficie en una célula de operación. Adecuada en mediciones in situ de mapeo Raman sería útil para pin-señalando importantes mecanismos de reacción en el ánodo debido a su sensibilidad a las especies pertinentes, incluyendo la degradación del rendimiento del ánodo a través de la deposición de carbono 8, 10, 13, 14 ("coque") y el envenenamiento de azufre 11, 15 y la manera en que modificaciones de la superficie evitar esta degradación 16. El presente trabajo demuestra un progreso significativo hacia esta capacidad. Además, la familia de microscopía de sonda de barrido (SPM) técnicas proporciona un enfoque especial para interrogar a la electrode superficie con resolución nanométrica. Además de la topografía de la superficie que se recogen habitualmente por AFM y STM, otras propiedades tales como estados electrónicos locales, coeficiente de difusión de iones y el potencial de superficie también pueden ser investigados 17-22. En este trabajo, las medidas electroquímicas, espectroscopia Raman, y SPM se utiliza en conjunción con una novedosa plataforma electrodo de prueba que consta de un electrodo de malla de Ni incrustado en una zirconia estabilizada con itria (YSZ) electrolito. Ensayo de célula rendimiento y la espectroscopía de impedancia bajo de combustible que contiene H 2 S se caracterizó, y el mapeo Raman fue usado para elucidar adicionalmente la naturaleza de envenenamiento por azufre. En la vigilancia de Raman in situ se utilizó para investigar el comportamiento de coquización. Finalmente, microscopía de fuerza atómica (AFM) y microscopía de fuerza electrostática (EFM) fueron utilizados para visualizar adicionalmente la deposición de carbono en la nanoescala. A partir de esta investigación, deseamos producir una imagen más completa del ánodo SOFC.
Protocol
1. La fabricación de una celda de malla YSZ-embedded ánodo
- Pesar dos lotes de 0,2 g de polvo de YSZ.
- Comprimir un lote de polvo YSZ en un molde de acero inoxidable cilíndrica (13 mm de diámetro) con una prensa uniaxial seco a una presión de 50 MPa durante 30 s.
- Cortar un <1-cm pieza de malla de Ni y lo coloca sobre la superficie de YSZ disco en el interior del molde.
- Añadir el otro 0,2 g de polvo de YSZ sobre la parte superior de la malla de Ni-dentro del molde y aplanar la superficie del polvo usando un pistón.
- Uniaxialmente presionar la malla de Ni intercalada entre paquetes de polvo YSZ a una presión de 300 MPa durante 30 segundos.
- Extraer el prensado Ni / YSZ pellet del molde.
- Disparar el sedimento a 1440 ° C durante 5 horas en un crisol de óxido de circonio con un horno de tubo horizontal con una atmósfera de gas que fluye la reducción (4% de H 2 / Ar bal.).
2. La exposición, Pulido y Modificación de electrodos de malla de Ni
- Mecánicoaliarse moler una cara de la muestra sinterizada YSZ 6 micras utilizando granalla de diamante hasta que la superficie de malla de Ni se revela.
- Además pulir la superficie de Ni malla expuesta usando 3 micras, 1 micras y 0,1 micras de medios de diamante en una suspensión de agua glicol / etileno de aproximadamente 1 min a cada paso de pulido.
- Ultrasónicamente limpiar la muestra pulida en acetona, etanol, y agua DI durante 10 min cada uno.
- Se seca la muestra bajo una corriente de aire comprimido limpio.
- Para malla de Ni con la resistencia creciente de coquización, el fuego de la muestra a 1.200 ° C durante 2 horas en atmósfera reductora en presencia de, pero no en contacto con, BaO polvo.
3. Preparación y ensayo electroquímico de células completas
- Cepillo de pintura de pasta de Ag en la superficie opuesta de la muestra YSZ de la Ni-malla para actuar como un contra-electrodo.
- Conecte un cable en espiral Ag a la contra-electrodo con una pasta de plata.
- Después de secar la pasta de Ag en la sample a 120 ° C en un horno durante 30 min, conectar un 0,2-mm de diámetro del alambre de Ag para la Ni-malla utilizando pasta de Ag en la punta.
- Secar la muestra de nuevo a 120 ° C en un horno durante 30 min.
- Sellar la celda (Ni malla hacia abajo) en la parte superior de un 3/8 pulgadas de tubo de cerámica accesorio celular usando Aremco Seal 552 (Ceramabond).
- Permitir que el sellador se seque al aire durante 2-4 hr.
- Conectar dos cables de plata aisladas para cada uno de los dos hilos de electrodo.
- Montar el aparato celular en un horno tubular, conecte el aparato a una línea de gas y conectar los cables al equipo adecuado de pruebas electroquímica.
- Comience a fluir ultra-alto grado de pureza (99,999%) H 2 de gas a través de la fijación de células a una velocidad de 50 sccm; el gas debe burbujear a través de agua a temperatura ambiente para humidificar el gas a 3% vol. H 2 O antes de entrar en el aparato celular.
- Calentar el horno con la célula montado a 100 ° C durante 2 horas, seguido de 260 ° C durante 1 hora, y luego finalmente 800 ° Ca una velocidad de rampa de 1 ° C con continuó fluyendo de H 2 durante toda la calefacción para evitar la oxidación del electrodo de Ni. Las dos primeras etapas de calentamiento son para el curado del Ceramabond.
- Mantenga la celda en el horno a 800 ° C durante 2 horas para permitir que el electrodo de Ag en contra de sinterización.
- Se enfría la celda ligeramente a 767 ° C para la prueba de rendimiento electroquímico.
- Después de la prueba, retirar cuidadosamente el aparato celular desde el horno de temple a temperatura ambiente sin dejar de fluir humidificado H 2. (PRECAUCIÓN: Use PPE apropiado para el manejo de cerámica extremadamente calientes, tales como guantes térmicos y colchonetas)
- Separar la célula desde el dispositivo de sujeción para post-caracterización desconectando los cables de los electrodos y separando cuidadosamente la celda desde la que el sellador Ceramabond.
* La Figura 1 presenta un esquema de la celda de malla YSZ-embedded Ni, junto con una fotografía típica y micrografía óptica de la incrustadomalla.
* Para nuestras investigaciones, las células se caracterizaron electroquímicamente con un potenciostato EG & G PAR (modelo 273A) acoplado con un Solartron 1255 analizador de respuesta de frecuencia usando HF CorrWare y ZPlot softwares (Scribner y Asociados). Voltametría de barrido lineal y amperometría de tensión constante se utilizaron para caracterizar el rendimiento de células, y los espectros de impedancia se adquirieron en la gama de frecuencias de 100 kHz a 0,1 Hz con una amplitud de 10 mV. Para el estudio de envenenamiento por azufre, una mezcla de gas certificado de 100 ppm H 2 S en H 2 se mezcló en la corriente de gas combustible puro con H 2 para obtener un 20 ppm H 2 S / H 2 mezcla.
4. Post-test Mapping Spectromicroscopic Raman
- Coloque la muestra de células con el ánodo de malla mirando hacia arriba sobre la placa de microscopio Raman etapa con cinta o adhesivo para evitar el movimiento de la muestra durante el análisis Raman.
- Utilice la platina del microscopio y XYZ alocalizar un límite de interfase entre la malla de Ni y sustrato YSZ.
- Llevar el láser enfocado al cambiar los filtros de microscopio y ajustar finamente la coordenada Z de la etapa.
- Ajuste el espectrómetro Raman para obtener espectros en los nodos de una malla rectangular que cubre la zona de la interfaz con intervalos de 2 micras que separan los nodos. Los espectros debería estar centrada alrededor del número de onda (s) correspondiente al modo de Raman (s) de la especie o de fase (s) de interés. En este caso, 980 cm -1 se elige para x SO.
- Para cada espectro, integrar la intensidad a través del modo de Raman (s) de interés y dividir la intensidad de una línea de base plana con el mismo espectro. La intensidad relativa puede entonces ser trazados en un mapa de contorno / color con respecto a sus coordenadas.
Raman spectromicroscopy se realizó con un sistema Renishaw RM1000 equipado con un Modu-Laser StellarPro 514 nm láser de ion Ar-(5 mW) y una Thorlabs HRP170 633 nm láser He-Ne (17 mW). El sistema está equipado con una etapa motorizada XYZ (Prior Scientific H101RNSW) y una lente de objetivo 50X, que en conjunto permiten ~ 2 resolución de mapeo de micras. Renishaw alambre de 2,0 software fue usado en conjunción con el hardware. Los datos fueron procesados utilizando MATLAB (The MathWorks).
5. Seguimiento En Raman in situ de coque 8
- Adjuntar una muestra YSZ-embedded Ni malla a la etapa de la cámara Raman con una pasta de Ag con la malla hacia arriba.
- Calentar la cámara abierta a 300 ° C durante 1 hora para secar y eliminar la pasta de Ag medio de suspensión.
- Cierre la tapa de la cámara de Raman y pegarla en la platina del microscopio Raman. Usa el microscopio para localizar una interfaz de Ni / YSZ como se describe en el Protocolo de 4,2.
- Comience fluyendo 4% de H 2 / Ar gas humidificado por burbujeo del agua a través de la cámara a aproximadamente 100 sccm.
- Se calienta la cámara de Raman a 625 ° C.
- Llevar el láser en el focoy recoger las exploraciones de línea de base Raman de puntos en la malla de Ni y sustrato YSZ en el rango de 150-2000 cm -1.
- Introducir 3-5% C 3 H 8 en el flujo de gas y recoger los espectros Raman de la Ni a intervalos regulares mientras que el gas está fluyendo a observar la deposición de carbono en la superficie en el tiempo (por ejemplo, 15 horas).
- Enfriar la muestra lentamente (5 ° C / min) en un flujo de 4% de H 2 / Ar.
* El análisis de Raman in situ se realizó con una costumbre modificado con Harrick Científico de alta temperatura de la cámara de reacción chamber.The está equipada con una tapa de ventana de cuarzo, las conexiones de gas, y una línea de refrigeración. Un esquema y la fotografía se proporciona en la Figura 2.
PRECAUCIÓN: El agua de refrigeración se debe utilizar para proteger el microscopio óptico en el sistema Raman de calefacción!
6. Visualización de Nanoescala de coque por AFM y EFM
- Polish una cara de un 1 cm x 1 mm de reducción níquel cuadrado hasta el grado de 0,1 micras como se describe en el Protocolo de 2,2.
- En un tubo de cuarzo revestido de horno, exponer el cupón níquel pulido de la que fluye el gas que contiene 10% de C 3 H 8 equilibrada por Ar a 550 ° C durante 1 min, el gas debe ser burbujeado a través de agua a temperatura ambiente para humidificar el gas a 3 % vol. H 2 O antes de entrar en el tubo de cuarzo.
- Retirar la muestra del horno. Inspeccionar la morfología de la superficie por microscopía óptica y SEM.
- Montar la muestra en un disco de metal con cinta de cobre conductora de AFM y estudio EFM.
- Se recoge una imagen morfología usando AFM en modo de contacto intermitente.
- Instale un n-tipo silicio basado en AFM punta (NSC16) o un conductor de punta AFM (CSC11/Cr-Au) en el soporte eléctrico (MMEFCH).
- Busque en la superficie de la muestra en el "Modo Lift", en la que el primer consejo recopila la información topográfica en su primer viaje a través de la superficie de la muestra y thsentidos es El ángulo de fase en su segundo viaje para obtener información fuerza electrostática. Establecer la altura de elevación inicialmente a 100 nm, y gradualmente disminuye a aproximadamente el mismo valor de la rugosidad de la superficie (20-30 nm).
- A través de una interfaz clara entre la región de coque y limpia de la superficie de níquel, se recoge una serie de linescans EFM mientras se cambia el sesgo de la muestra.
- Mediante la comparación de los linescans EFM a diferentes potenciales de polarización de la muestra, determinar la tensión en el que el contraste ángulo de fase da la vuelta 21.
- Recoger una imagen con un sesgo en la muestra que es wrt 1-2V negativo del punto de conmutación, y otra imagen con sesgo de la muestra que es wrt 1-2V positivo del punto de conmutación.
- Mediante la comparación de la imagen de la topografía, y los dos conjuntos de imágenes de EFM a sesgos de muestreo diferentes, obtener un mapa de distribución de la fase de carbono y níquel en la muestra. * Para los análisis de nuestros SPM, un Nanoscope Veeco IIIA sistema se utilizó. Un esquema del principio de funcionamiento del análisis EFM23, 24 se muestra en la Figura 3.
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Representative Results
Análisis de envenenamiento por azufre
Se muestra en la figura 4 son curvas típicas IV e IP de una célula con un electrodo de malla de Ni en H 2 y la condición 20 ppm H 2 S. Claramente, la introducción de incluso sólo unas pocas ppm de H 2 S pueden envenenar el ánodo de Ni-YSZ y causar degradación del rendimiento considerable.
Con el fin de entender con mayor intensidad el comportamiento envenenamiento del ánodo de Ni-YSZ, AC espectroscopia de impedancia de la célula se realizó bajo voltaje de circuito abierto (OCV) condiciones. Se muestra en la Figura 5 son los diagramas de Nyquist para la celda antes y después del ánodo fueron expuestos a los combustibles que contienen 0 y 20 ppm de H 2 S a 767 ° C. De dos electrodos de impedancia se utilizó en este estudio, ya que la impedancia célula está dominado por el del electrodo de trabajo, un electrodo de referencia tanto, no se necesita. La muestra espectros de impedancia mayor que la resistencia sigue siendo el mismo while la resistencia interfacial aumentó dramáticamente después el ánodo se expuso a H 2 S que contiene combustible.
Se muestra en la Figura 6 es el envenenamiento típico y el comportamiento de recuperación de la celda a 767 ° C bajo 20 ppm H 2 S. Tanto el envenenamiento y los procesos de recuperación parece terminar y alcanzar el estado estable dentro de unos pocos minutos, que es un comportamiento muy diferente de espesor de Ni-YSZ ánodos que previamente estudiados, donde un marco de tiempo mucho más largo que se necesitaba especialmente para el proceso de recuperación 25, 26.
Mapeo de intensidad Raman se utilizó para obtener más información química sobre la superficie del electrodo cómo interactúa con el azufre en el gas combustible. Figura 7 muestra una micrografía óptica de la interfaz de Ni / YSZ junto con un mapa de Raman de la misma zona que el trazado de la intensidad de un modo asociado Con tantas especies (x intensidad integrada entre 960-1000 cm -1). Las especies fueron exclusIvely observado en la superficie de Ni y se concentraron generalmente más lejos de los TPBs.
Análisis in situ Raman de coque en YSZ-embedded Ni Mesh
La figura 8a muestra una micrografía óptica de un electrodo de malla de Ni no modificada a 625 ° C en atmósfera reductora (para evitar la oxidación no deseada de Ni) directamente antes de la introducción de C 3 H 8. Después de C 3 H 8 comenzó a fluir dentro de la cámara, los espectros se recogieron periódicamente desde un punto en la superficie de una muestra de malla de Ni. Este lugar está marcado por el círculo verde en la figura 8b, que muestra la malla después de 15 horas de mojado C 3 H 8 exposición a 625 ° C. Carbon sólo es detectable en la superficie de malla de Ni; el espectro recogido a partir del sustrato (cuadrado rojo) muestra sólo las características de YSZ (Figura 8c). Un gráfico de la variación de la intensidad relativa de la señal de carbono durante las primeras horas de exposicionestiempo ure se muestra en la Figura 8d. La intensidad de la señal de carbono aumentó como carbono acumulado en la superficie del Ni de coquización. La cantidad de señal detectable de carbono eventualmente se estabilizó después de unas pocas horas. Una muestra de malla de Ni modificado por BaO como se describe en el Protocolo de 2,5 se sometió a las mismas condiciones experimentales. Una micrografía de y espectros Raman recogidos de la superficie de la muestra de malla modificada en la marca de la misma exposición 15-horas como 8b/8c Figuras se muestran en la Figura 8e y 8f Figura, respectivamente. Señal de carbono no fue detectable incluso en la superficie de Ni en este caso.
SPM Análisis de coque en Ni
No homogéneas manchas oscuras en la superficie de la probeta de Ni después de que se expuso a C 3 8-gas que contiene, que se representan en las imágenes SEM de la Figura 9 H. Se muestra en la Figura 10 son AFM / EFM imágenes taken tanto éstos luz y zonas oscuras.
Figura 1. Diagrama esquemático de la fabricación de electrodos de Ni-patrón celular y caracterización 27.
Figura 2. Esquema de configuración de cámara ambiental para el análisis in situ Raman (a la izquierda) junto con una fotografía de la cámara (a la derecha). Los tubos amarillos en la fotografía son el agua de refrigeración que no están ilustrados en el esquema de la izquierda.
Figura 3. Esquema del principio de funcionamiento de la microscopía de fuerza electrostática (EFM). (A) El esquema que muestra un sesgopplied sobre la muestra. (B) El cambio de ángulo de fase de la trama punta de AFM vs la frecuencia de vibración; interacción electrostática fuerte incurre en mayor desengrasar en el ángulo de fase. (C) La energía de electrones esquemático diagrama de bandas de la muestra (níquel y carbono) y punta cuando la muestra está sesgada positivamente wrt la punta y (D) cuando la muestra está sesgada negativamente wrt la punta 28.
Figura 4. Rendimiento típico de la célula operado bajo puro 2 H y H 2 con 20 ppm de H 2 S a 767 ° C 27.
Figura 5. Espectros de impedancia de la célula con pura H 2 y H 2 con 20 ppm de H 2 S como combustibles medido a 767 ° C sinder voltaje de circuito abierto 27.
Figura 6. Típica (A) envenenamiento y (B) el comportamiento de recuperación de la celda en H 2 con 20 ppm de H 2 S a 767 ° C funciona a 0,75 voltios 27.
Figura 7. Micrografía óptica de esquina de modelado Ni electrodo de malla en YSZ que se hizo funcionar en H 2 S que contiene combustible y envejecido en aire durante 18 días (izquierda) junto con un mapa Raman de la banda x SO en la misma zona (a la derecha ) 27.
Figura 8. (A) micrografía óptica de Ni malla incrustado en YSZ.(B) en la misma Ni incrustado malla después de la exposición a C 3 H 8-gas que contiene a 625 ° C durante 15 hr. (C) los espectros Raman recogidos in situ a partir de los puntos marcados en (b) en la marca de 15-horas de C 3 H 8-gas que contiene la exposición. (d) Argumento de cambio en la intensidad de la señal Raman recogidos de carbono en el tiempo de la mancha verde en el círculo marcado en malla de Ni (b). (e) Micrografía óptica cerca de la interfaz de BaO modificado con Ni malla y YSZ durante la misma C 3 H 8 tratamiento. (f) los espectros Raman recogidos in situ en la marca de 15-horas de puntos marcados en (e). (Tomado de 8). Haga clic aquí para ampliar la cifra .
La Figura 9.Imágenes de SEM de Ni coquizado que muestran las diferencias morfológicas causadas por coquización no homogénea.
Figura 10. (A) imagen de AFM de la región de la luz se muestra en la Figura 9 y (B) Imagen EFM de la misma zona. (C) Imagen AFM de la región oscura se muestra en la Figura 10 y (D) la imagen EFM de la misma zona. La muestra fue sesgada a-1V con respecto a la punta del AFM, y dando así un color más brillante (más débil interacción punta-muestra) a la región cubierta de carbono.
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Discussion
Análisis de envenenamiento por azufre
Los espectros de impedancia se muestra en la Figura 5 indican que el envenenamiento por azufre es una superficie o fenómeno interfacial en lugar de uno que afecta a la mayor parte del material. Específicamente, el envenenamiento rápido del electrodo de malla de Ni (Figura 6) podría resultar de la exposición directa del electrodo de Ni para el gas combustible y posterior adsorción de azufre; difusión de gas no limitar la velocidad de este proceso tanto como en el caso de un espesor poroso Ni / YSZ ánodo. Azufre fuertemente adsorbido en o cerca del límite de fase triple (TPB) entre Ni, YSZ, y el combustible es probable que bloquear los sitios activos para la oxidación electroquímica de H 2 en el TPB, resultando en la pérdida de rendimiento rápido. Por otro lado, durante el proceso de recuperación, la corriente que pasa a través de la célula puede ayudar a la oxidación electroquímica de azufre adsorbido en la superficie del ánodo a SO 2, especialmente en o cerca de la TPB. Ence azufre se oxida a SO 2, rápidamente se desorberá de superficie del ánodo, que conduce a la re-exposición de la interfaz de Ni / YSZ a la fase de gas (regeneración de TPBS) y la recuperación virtualmente completa del rendimiento 26. Sin embargo, la corriente puede no ser lo suficientemente eficaz para eliminar completamente el azufre adsorbido lejos de las regiones TPB, que puede permanecer en la superficie incluso después de la recuperación completa de la función. Esta posibilidad se exploró por el envejecimiento del electrodo en el aire para formar los grupos x que pueden ser detectados por espectroscopía Raman (Figura 7). Los hallazgos de mapeo Raman apoyar esta hipótesis. Además, hay otros Ni-S fases se pudo detectar por espectroscopia de Raman, que apoya la noción de que el proceso de intoxicación de la temperatura estudiado no implica sulfuro de nuevo mayor formación de fase.
Análisis in situ Raman de coque en YSZ-embedded Ni Mesh
Los resultados Raman proporcionan cLear evidencia de que coquización se produce preferentemente en las superficies de Ni cuando un ánodo de Ni-YSZ es operado bajo un combustible de hidrocarburo. Esta preferencia hacia Ni para la deposición de carbono es probable debido a la mayor actividad catalítica de Ni como tal reacción sobre YSZ. Por otro lado, la deposición de carbono se evitó aparentemente fuera considerablemente por BaO modificación. El tratamiento de modificación fue similar a la utilizada en el trabajo realizado por Yang et al. 16, que se ha encontrado que nanopartículas de BaO en la superficie de Ni puede evitar la coquización en la presencia de agua. El presente trabajo apoya las conclusiones.
SPM Análisis de coque en Ni
Análisis SEM reveló forma detallada y morfología de los diferentes grados de deposición de carbono (Figura 9). Los parches oscuros fueron regiones probables de la deposición de carbono más pesado. Microscopía de fuerza electrostática (EFM) se utilizó en combinación con AFM para ayudar a confirmar this y mapa de la deposición de carbono en la escala nanométrica (resolución nm <25). Mientras AFM es capaz de distinguir la variación morfológica después del tratamiento de hidrocarburos, EFM simultáneamente mide el potencial de la superficie a través de los que las fases de superficie son identificados (Figura 3). Cuando la muestra está sesgada positivamente o negativamente frente a la punta, la región con potencial de superficie inferior o superior (E vac-E f), respectivamente, incurrirá en fuerte interacción con la punta. Dado que el níquel y el carbono, que son las dos especies presentes en la muestra, cada uno tiene un potencial de superficie diferente, EFM es capaz de separarlas. En el caso de nuestro estudio, la muestra fue sesgada a -1 V con respecto a la punta, de modo carbono tuvo más débil interacción con la punta. Como se muestra en la Figura 10, la región de la luz tenía menos rugosidad en términos de topografía, y sólo unas pocas manchas asociados con carbono se muestran en la imagen de EFM, confirmando versiónluz y carbono deposición. Mientras tanto, la región oscura inspeccionado tiene una gran cantidad de rugosidad de la superficie, y la mayor parte de la superficie está cubierta por especies que tienen una débil interacción con la punta, lo que indica coquización mucho más pesado.
Especies nanoescala asignar en función EFM es un enfoque prometedor para estudiar el impacto de tamaño nano-catalizadores aplica sobre los materiales. Por ejemplo, mediante la aplicación de BaO sobre la superficie de níquel, la cobertura y la morfología de los parches de coquización cambiado drásticamente. Mediante la comparación de las imágenes de EFM que muestran el comportamiento de carbono deposición local para diferentes catalizadores, sus capacidades de resistencia puede ser mejor evaluada.
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Disclosures
No hay conflictos de interés declarado.
Acknowledgments
Este trabajo fue apoyado por el Centro HeteroFoaM, una frontera de la energía Centro de Investigación financiado por el Departamento de Energía de EE.UU., Oficina de Ciencia de la Oficina de Ciencias Básicas de la Energía (BES) con el premio número DE-SC0001061.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Nickel mesh | Alfa Aesar | CAS: 7440-02-0 | |
| Ni Foil | Alfa Aesar | CAS: 7440-02-0 | |
| YSZ powder | TOSOH | Lot No:S800888B | |
| Ag paste | Heraeus | C8710 | |
| Barium oxide | Sigma-Aldrich | 1304-28-5 | |
| Silver wire | Alfa Aesar | 7440-22-4 | |
| Acetone | VWR | 67-64-1 | |
| Ethanol | Alfa Aesar | 64-17-5 | |
| UHP H2 | Airgas | 99.999% purity | |
| 100 ppm H2S/H2 | Airgas | Certified custom mix | |
| n-type Si AFM tip | MikroMasch | NSC16 | 10 nm tip radius |
| Au coated AFM tip | MikroMasch | CSC11/Au/Cr | 20-30 nm tip radius |
| Raman Spectrometer | Renishaw | RM1000 | |
| Ar Ion laser | ModuLaser | StellarPro 150 | |
| He-Ne laser | Thorlabs | HPL170 | |
| Atomic Force Microscope | Veeco | Nanoscope IIIA | |
| Moving Raman Stage | Prior Scientific | H101RNSW | |
| Optical Microscope | Leica | DMLM | |
| Scanning Electron Microscope | LEO | 1550 | |
| Tube Furnace | Applied Test Systems | 2110 | |
| Polisher | Allied High Tech Products | MetPrep | |
| 6 μm Grinding media | Allied High Tech Products | 50-50040M | |
| 3 μm Polishing media | Allied High Tech Products | 90-30020 | |
| 1 μm Polishing media | Allied High Tech Products | 90-30015 | |
| 0.1 μm Polishing media | Allied High Tech Products | 90-32000 | |
| Raman chamber | Harrick Scientific | HTRC |
References
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