Introduction
기술이 계속 개발 고체 산화물 연료 전지 (SOFC) 기술 혁신이 최근에보고되었다. 많은 장점 중의 SOFC 다른 연소 기반 발전 기술 1에 비해 높은 연료 효율, 낮은 연료 방출과 적당한 유연성 공지되었다. 또한,의 SOFC는 아주 작은 규모에서 높은 연료 효율을 허용하는 확장 성이다. 불행하게도, 현재 수소 인프라의 한계는 종종 비효율적 연료 개질 시스템에 대한 필요성을 만들었습니다. 최근의 개발은 마이크로 관상 화염 이용한 연료 전지 (MT-FFC)은 저자의 전작이보고있다. 마운트-FFC 연소 3 통해 발열 개질 연료를 제공 일본어 직화 형 연료 전지 (DFFC)의 장점에 기반 불꽃을 이용한 연료 전지 (FFC)의 첫번째 예이다. DFFC 설치는 주변 envir에 개방 불꽃과 직접 접촉하는 고체 산화물 연료 전지 (SOFC)를 배치onment. 화염은 부분적으로 순수한 메탄 또는 다른 무거운 탄화수소에 비해 탄소 코킹 덜 잠재적으로 SOFC에서 직접 사용할 수있는 H 2 CO를 생성하기 위해 탄화수소 연료를 산화시킨다. 또한, 상기 화염의 작동 온도로 SOFC 가져 필요한 열 에너지를 제공한다. 원래 DFFC에 대한 최근의 변화는 화염 영역 밖으로 SOFC를 이동하고, FFC (2)를 생성하기 위해 고체 산화물 연료 전지 (SOFC)에 연소 배기 가스를 쏟아야에 의해 발생했습니다. DFFC 달리 연소 (대신 주위의) 부분 밀폐 챔버 내에서 대기와 비 연료를 제어 할 수 있고, 배기 가스가 직접 완전 연소가 발생하지 않고, 연료 전지에 공급 될 수 있도록 발생한다. FFCS는 높은 연료 사용 및 DFFCs 2에 비해 높은 전기 효율 등의 추가 장점이있다.
연구의 새로운 영역으로, 필요한 실험 기술 MT-FF의 가능성을 평가할 수있다미래 발전 애플리케이션을위한 고사. 이러한 기술은 CO 2 H 2 O와 함께, 부분 산화, 또는 연료 - 풍부 연소하고, 또한 합성 가스라고도 H 2 CO를 생성하는 방법으로 식별 된 배기 가스의 분석을 필요 합성 가스는 발전 용 연료 전지에 직접 사용할 수있다. 연료 - 풍부 연소 배기 가스의 분석은 또한 최근에 확립되었고, 많은 다른 목적을위한 이론적 4 계산적 5,6- 실험적 7 실시되었다. 이론 및 계산 연구의 대부분은 반응 메커니즘의 연소 제품 정력적으로 유리한 종, 화학 반응 속도 모델을 평가하기 위해 화학 평형 분석 (CEA)에 의존하고있다. 이러한 방법은 매우 유용되었지만, 많은 새로운 기술이 연구 개발 중에 실험 기술에 의존하고있다. 실험 기술은 일반적으로 아나에 의존하여 연소 배기 가스의 용해 중 가스 크로마토 그래피 (GC) (7) 또는 질량 분광계 (MS) 8. GC의 줄 / 주사기 또는 MS 프로브 중 하나는 연소 배기에 삽입되고, 측정은 화학 종의 농도를 평가하기 위해 수행된다. 실험 기술의 적용은 소규모 발전 분야에서 공통되고있다. 몇 가지 예는 단일 챔버의 SOFC 7,9 및 DFFCs 10 ~ 15 작동하기 위해 개발 된 마이크로 연소기를 포함한다. 연소 배기 가스의 분석은 상이한 온도, 유량 및 당량비를 포함한 다양한 작동 조건 하에서 발생한다.
DFFC 연구, 연료와 산화제의 영역에서 완전 연소를 보장 주위에 열린 버너, 부분적으로 혼합 또는 비 혼합 할 수 있습니다. 화염 조성물을 분석 할 필요 더불어, MS는 DFFC 연구 연소 분석 (16) 대부분의 경우에 사용 된. FFC의 최근 발전은 연료의 완전 산화를 방지하도록 부분적으로 밀폐 된 환경에서 예 혼합 버너의 연소에 의존하여 다르다. 그 결과, 공기 누출이없는 제어 된 환경에서, 연소 배기 가스의 분석이 필요하다. 이러한 목적을 위해 개발 된 기술은 다양한 실험 당량비에서 연소 배기의 GC 분석으로 마이크로 연소기 연구에 사용 된 이전의 기술에 의존한다. GC 분석의 결과,이 연소 배기 조성물의 특성 리드 (즉, CO (2)을 포함하여 각 배기 성분의 체적 %, H 2 O, N 2 등)이 분석에 의해 측정 된 비율에 따라 별도의 가스의 혼합을 허용 GC는 미래 FFC 연구를위한 모델 연료가 풍부한 연소 배기를 만들 수 있습니다.
연료가 풍부한 연소 배기 분석 모델의 연료가 풍부한 연소 배기를 개발 및 적용을위한 프로토콜SOFC 테스트를위한 배기를 보내고은이 논문에서 설정됩니다. 일반적인 문제 및 제한 사항이 기술에 대해 설명합니다.
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Protocol
1. 연소 계산
- 분석을 위해 연료를 선택합니다. 여기서, 상기 기준 연료로서 메탄을 선택하지만 원리는 다른 탄화수소 연료의 양도.
- 화학 양 론적 연소를위한 연료로 메탄 1 몰, 대차 식 (1)로 방정식을 얻을 수 (2).
- 공기의 질량에 의해 메탄의 질량을 나눔으로써 화학량위한 연료 공기 비율 (F / A stoich.) 메탄 연소를위한 수학 식 3과 같이 계산. 계산하려면 분자 메탄 배의 몰수 메탄의 몰 질량 (16g · 몰 -1)와 분모 산소 배의 몰수의 산소의 몰 질량 (32g · 몰 -1) 플러스 질소 배의 몰수 질소의 몰 질량 (28g · 몰 -1).
- 당량비 (식 4)를 변화시키기 위해, 공기 유량, 연료 유량 또는 동시에 둘 다를. 일반적으로 수량 중 하나를 수정하고 다른 다릅니다. 버너의 연료 또는 공기 흐름 속도를 수정할지 여부를 결정합니다. 이 실험을 위해, 10 L / 분에서 연료 유속을 고정하고, 공기 유량이 설정에서 다양 할 수있다.
- 고정 연료 유량, F (/ 분으로 10 L), F / A와 금욕. (0.0583)을 계산하고, 당량비의 정의를 소정의 공기 유량을 계산 A, 각각의 당량비가 테스트 될 때까지. 식 (5) 각각의 당량비에 대한 L / 분으로 공기 유량을 산출하는 직접적인 방법을 제공하며, 그 결과를 화학량 1의 당량비를 위해 도시된다.
참고 : 위 FLAMM기능 제한 (또는 폭발 상한값)는 촉매의 부재하에 화염 담금질없이 레코딩 할 수있는 부유 당량비이다. 더 높은 당량비는 촉매를 사용하여 수득 될 수 있지만, 비 촉매 연소는이 문서에서 설명된다. 선택된 연료에 대한 상부 가연성 한계를 평가하기 위해 문헌을 참조하십시오.
2. 연소 특성 실험 설정
- 단계 150에서 획득 된 유량에 기초하여 메탄과 공기 질량 흐름 제어기 (MFC의)을 선택한다. MFC 크기를 선택할 때 MFC는 범위의 로우 엔드에서 작동되지 않습니다 (<풀 스케일 값의 10 %) 테스트 중에 않도록주의하십시오. 이 특정한 경우에, 각각 메탄과 공기, 40 L / 분 200 L / 분 MFC를 사용합니다.
- 구리 튜브를 통해 메탄과 공기 탱크에 MFC를 연결합니다.
- 지정된 MFC에 해당하는 압력에 메탄과 공기 탱크에 대한 규제를 설정제조업체가. 이 경우, 138 kPa로 (20 PSI)로 압력을 설정한다.
- 정확한 유속을 보장하기 위해 MFC의 교정.
- 연소실을 구성합니다. 이 실험을 위해, 연소실에게 168mm 출구 직경 길이 914mm을 개발한다.
- 연소 배기 가스 분석 및 연소 챔버의 길이를 따라 배치 열전대 드릴 포트. 필요한 정확한 개수 및 간격은 불꽃의 크기 및 실험의 목적에 의존한다. 이 설정의 경우, 공간 처음 5 열전대는 7mm 떨어져 연소 영역에 가장 가까운 위치. 공간 14mm 떨어져 최종 6 열전대. 배기 포트에 대해 동일한 간격을 사용한다.
- 포트 비아홀 연소실 내로 K 형 열전대를 삽입한다. 연소실의 중심에 열전쌍 팁 정렬. 크기 포트 구멍이 열전대에 맞게 고온 금속 페룰 누출을 방지하기 위해 너트로 밀봉한다.
- 코네티컷요법 데이터 획득 모듈에 직접 K 형 열전대.
- USB 드라이브를 통해 컴퓨터에 데이터 수집 모듈을 연결한다.
- 즉시 연료 MFC 후 바로 버너 전에 구리 배관 경로에 일방향 밸브를 장착. 그 흐름은 멀리 MFC에서 이동할 수 있도록 밸브의 방향. 일방향 밸브는 플래시 백을 방지하기 위해 중요한 안전 장치이다.
- 이전과 누수에 대한 MFC 설치 후 구리 튜브를 확인합니다. 누수가 거품을 생성하는 것처럼 누수를 감지하는 튜브에 브러시로 적용 비눗물을 사용합니다.
- 구리 튜브를 통해 질량 유량 컨트롤러에 연소실과 버너를 연결합니다.
- 연소실 설정을 완료 한 후, 테스트를위한 배기 포트 중 하나를 선택한다. GC의 분석 포트로 확장 구리 배관에이 포트를 연결합니다.
- 연소실에서 배기를 끌어 후 분석을위한 GC로 밀어 주사기를 선택합니다. 이 실험 들어를 사용25 ml를 주사기.
- GC의에 배기구를 연결하는 구리 배관 라인에 삼방 밸브를 배치했다. GC의 배기 포트에 제 2 및 제 25 ㎖ 주사기로 1/3 양방향 밸브의 한쪽 끝을 연결한다. 3 방 밸브에 구리 배관을 연결한다. 챔버에서 연소 배기 가스를 흡입 한 후 분석을위한 GC로 밀어 주사기를 사용합니다.
- GC의 주사기에 3 방향 밸브를 연결합니다. 성공적인 작동을 보장하기 위해 주사기 플런저를 작동.
주 : 설치의 개략도가도 1에 도시되어있다.
3. 연소 특성 실험 모델 연소 배기 4. 개발 5. 연료 전지 테스트 설정 
그림 1. 연소 특성 실험 장치 개략도. 연소 특성 실험 장치 개략적으로 보여주는 연료, 공기 및 배기 흐름 (검은 색 화살표) 및 데이터 흐름 (빨간색 화살표). 일방향 밸브는 플래시 백을 방지하기 위해 사용된다.
참고 :도 2는 MT-FFC 테스트 설정을 도시하는 개략도이다. 개발 모델 연료 및 연료 전지 모델의 연료 흐름을 제어하기위한 설정에 설정된 테스트는 종래의 F에 따라 진행할 수있다셀 테스트 방법 UEL. 이러한 방법은 잘 문헌에 설립하고 여기에 반복되지 않을 것이다. 
도 2 마이크로 관상 화염 이용한 연료 전지 시험 설치 개략도. H 2, CO, CO 2의 흐름, N 2 (검은 화살표)는 MFC 다시 플래시를 방지하는 일방향 밸브로 조절된다. 다시 고체 산화물 연료 전지 (SOFC)에 전자의 텐쇼에로의 고체 산화물 연료 전지 (SOFC)의 흐름 (녹색 선)합니다. 열전대 데이터 및 전기 데이터의 흐름이 빨간색 화살표로 표시됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
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Representative Results
연소 특성 챔버는 이전 테스트 동안 챔버 또는 다른 공기 누출에 공기의 역류에 대해 원하는 동등한 비율에서 테스트로 확인해야합니다. 오픈 챔버에서 연소 공정은 거의 등압 것으로 알려져있다. 그 결과, 연소실 내의 압력은 외부 환경으로부터의 공기가 상기 챔버 배출구 또는 다른 누설 지점에서 연소 챔버로 다시 흐르는 없다는 것을 보장하기에 충분하지 않을 수있다. 더 역류가 발생되지 않았 음을 확인하기 위해 몇 가지 실험적인 기술이 있습니다. 먼저, 비 촉매 버너 리치 가연성 한계도 많은 연료 (18, 19)에 대해 설정된다. 이 풍부 인화 한계에 도달 할 때까지 점화 후, 흐름의 당량비 서서히 조정한다. 풍부 인화 한계 화염 담금질없이 상당히 초과 할 수 있다면, 공기가 t에 백 흐르는 증거가있다그가 원하는보다 희박한 혼합하여 얻어진 연소실. 3 1.85의 당량비로 건조 메탄 연소 배기까지 얻은 초기 결과를 나타낸다. 도 3에 표시하지 않았지만, 불꽃은 3.97의 당량비까지 소멸되지 않았다. 3.97의 당량비를 얻기 만보고 1.64 18 풍부 인화 한계로 비 촉매 연소 불가능하다. 이러한 결과는이 공기 누출이 연소실로하고 가능한 소스가 배출구로부터 역류임을 나타낸다.
연소실 쇼 종의 랜덤 변동에 공기의 역류를 방지하기에 앞서도 3 초기 연소 배기 특성. 분석 결과. 예상 추세에서 편차 중 부적절한 혼합을 나타냅니다ING 또는 공기 누설. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
연소기에 대한 가연성의 상한의 시험은 역류를 확인하는 유일한 방법은 아니다. 그림 3에서 두 번째 표시는 배기 종의 몇 가지에 대한 추세가 예상되는 트렌드를 따르지 않는 것입니다. CEA 제품은 온도, 압력, 및 당량비 다양한 조건 하에서 양호한 정력적되는 기초 연소 생성물을 평가하는 데 사용되는 일반적인 기술이다. CEA는이 실험에서 관찰되어야 경향을 평가하는 방법을 제공한다. 일반적인 연료 다른 CEA 결과 문헌에서 찾을 수있는, 또는이 작업을 위해 개발 된 소프트웨어 프로그램을 사용하여 평가 될 수있다. 4 도표 CEA 건조 메탄 연료 연소의 주 종 결과 도시 배기에. 거의 모든 배기 종 예상 트렌드 어긋나도 3에 도시 된 반면, O 2는 아마도 가장 중요하다. 그것은 대부분의 연소 생성물을 형성하는 연소시 소비되어야로서 1보다 큰 동등한 비율로 거의 O이 기대된다. 오이 농도가 동등한 비율을 낮출 비해 1.75 및 1.85의 당량비 O이 더 많은 양을 얻는 범위의 가장 낮은 반면 예상되지 않는다. 이는 불완전한 혼합 또는 연소실 O 2 역류 하나의 가능한 표시이다. 또한,이 범위에서 1 체적 % 이상에서 CH 4를 검출하면 불완전한 혼합 가능한 지표이다. CEA 결과와 비교하여 경향 분석을 통해 공기 나 혼합 가능한 문제의 역류가 있는지 표시 할 수 있습니다.
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도 4의 연소 메탄 / 공기 제품의 화학 평형 분석. 화학 평형 분석 (CEA) 결과는 상이한 당량비에서의 배기 가스 조성에 대한 열역학적 평형 예측을 나타낸다. 실험 데이터가 완벽하게 일치하지 않지만, CEA 예상 동향의 표시를 제공합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
연소실에서 배기 공기의 역류가 검출되고 설명 부에 기재된 바와 같이 연소 챔버 배출구의 일부를 차단함으로써 억제되었다. 연소 챔버 배출구의 일부를 차단 한 후 리치 인화 한계는, 연소 챔버에 대한 약 1.45의 당량비가 있었다. 역류 방지 연소와배기는 표 1에 도시 된 당량비 및 연료 및 공기 흐름 속도로 평가 하였다. 표 1에 나타낸 유량 방정식 5.도 5를 사용하여 프로토콜의 단계 1.5를 얻었다는 대 건조 연소 배기 특성의 결과를 나타낸다 표에 나타낸 조건 1.도 5는 실제 경향도 4에 도시 된 CEA 결과 비교임을 확인한다.이 결과의 일부 검증을 제공한다. 그러나 1.45의 당량비에서 같은 CO 2와 CEA 추세에서 벗어나는 몇 가지 포인트가있다. 1.45 당량비에서 에러의 일부는 연소기 배기 샘플 화염 가능한 담금질 편차 내의 불안정성을 초래할 수 리치 인화 한계 근처에서 동작하고 있다는 것이다. 분석은 결과의 재현성 및 정확성을 위해 반복한다. 부자-FL 아래 운영(이 설정 1.4의 최대 당량비 주위 예) 챔버의 ammability 제한하는 것이 좋습니다.
| 당량비 | 메탄 가스 유량 (L / 분) | 공기 유량 (L / 분) |
| 0.80 | (10) | 119.0 |
| 0.90 | (10) | 105.8 |
| 1.00 | (10) | 95.0 |
| 1.05 | (10) | 90.6 |
| 1.10 | (10) | 86.5 |
| 1.15 | (10) | 82.8 |
| 1.20 | (10) | 79.3 |
| 1.25 | (10) | 76.1 |
| 1.30 | (10) | 73.2 |
| 1.35 | 70.5 | |
| 1.40 | (10) | 68.0 |
| 1.45 | (10) | 65.7 |
표 1. 연소 특성 메탄과 공기 흐름 변화 당량비의 비율. 필요한 유량의 계산은 프로토콜의 제 1 절에서 설명된다. 수학 식 5는 당량비과 고정 메탄 유량에 기초하여 공기 유량을 계산하는 데 사용된다.
메탄 / 공기 연소 배기로부터도 5의 연소 특성 분석. 연소실 내로의 공기 역류를 방지하는 개선 된 후의 결과. 추세는 결과의 정확성에 대한 신뢰를 제공하는 CEA 예측과 유사하다. 여러 테스트배기가 예상되는 트렌드의 편차가 발생했을 때 필요할 수있다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
연소 배기 가스가 풍부 인화 한계까지 특징으로 모델 연소 배기는 MT-FFC 테스트를 위해 개발 될 수있다. 모델 연소 배기 가스의 개발은 배기 종 연구를위한 가장 관련이있는에 따라 달라집니다. FFCS 초기 연구에서 주요 관심사는 전기 화학적 에너지 전환 가능한 연료의 상대적으로 작은 양의 연소 배기에 연료 전지의 성능 특성을 이해한다. 이러한 특성은 피크 전력 밀도, 전류 밀도, 개방 회로 전압, 연료 사용 및 다른 동등한 비율의 효율성과 작동 온도를 포함한다. 상대적으로 적은 연료 농도에서 운영하는 오입니다다수의 연료 전지는 연료의 높은 농도 및 CO 2, H 2 O 등 중에서 불활성 가스를 포함한 다른 가스의 농도가 낮은 작동으로 FFCS 구별 기본 기능 NE. 1 %가 모델 연소 배기 가스에 포함 된 위의 부피 비율로 연소 특성 검출이 평가에만 가스를 확인하십시오. 그 결과, 단지 H 2와, CO, CO 2, N 2 메탄 연소 모델 연료가 풍부한 연소 배기를 개발할 필요 하였다. 표 2는 연소 특성 평가의 결과를 나타낸다. 300 ㎖ / 분의 연료 전지의 애노드 측의 총 유량은 각 종의 유량은 표 2에 나타낸다.
| 당량비 | H 2 부피 % | H | CO 용량 % | CO (ML · 분 -1) | CO 2 부피 % | CO 2 (ML · 분 -1) | N 2 부피 % | (-1 ml의 · 분) N (2) | 전체 (ML · 분 -1) |
| 1.10 | 1.1 | 3.2 | 2.4 | 7.2 | 11.3 | 34.0 | 85.2 | 255.6 | (300) |
| 1.15 | 1.8 | 5.4 | 3.2 | 9.7 | 10.6 | 31.9 | 84.4 | 253.1 | (300) |
| 1.20 | 4.3 | 12.9 | 4.6 | 13.8 | 10.0 | 29.9 | 81.1 | 243.4 | (300) |
| 1.25 | 6.4 | 19.1 | 5.6 | 16.7 | 9.2 | 27.6 | 78.9 | 236.6 | (300) |
| 1.30 | 8.0 | 24.0 | 6.5 | 19.5 | 8.5 | 25.6 | 77.0 | 230.9 | (300) |
| 1.35 | 11.5 | 34.6 | 8.0 | 24.1 | 8.3 | 24.8 | 72.2 | 216.5 | (300) |
| 1.40 | 12.4 | 37.3 | 8.7 | 26.2 | 7.6 | 22.7 | 71.3 | 213.8 | (300) |
표 2. 모델 연소 배기 가스 조성 및 유속. 실험 결과, 연소 특성 얻어 볼륨 P로 나타낸다검출 된 종의 ercents. 연료 전지 모델의 연료가 풍부한 연소 배기 가스의 총 유량 / 분으로 300 mL로 설정 하였다. 각 종의 유량 총 유량과 각 종의 체적 %를 곱함으로써 계산된다.
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Discussion
여기서 설명하는 프로토콜은 이전의 연소 특성 연구와 연료 전지 시험 간의 중요한 브리지이다. 개질 연료 및 연료 전지 테스트 연소 사용 DFFC 셋업 10-15에 수년간 적용되었다. 그러나 DFFCs에서 연소 과정의 특성이 염 조성물 (16)의 원위치 특성화 주로 우려 MS 및 8을 사용한다. DFFC가 주위에 개방 된 바와 같이, 배기 조성물은 주로 물 및 CO (2) 및 배기 특성이 필요하지 않은 구성된다. 부분적으로 밀폐 된 챔버 내에서 연소 배기의 특성에 대한 최근 FFC 개념에게 절차를 개발하기 위해 (즉, 연료 - 에어 비율을 유지 한)이 필요하다. 대신 MS를 사용하는 GC 연소 배기 분석 (7)에 적용된다. 이 배기 내 연료 전지를 시험하기위한 배기하는 간단한 방법을 특성화 한 후AUST이 필요합니다. 그것이 완전히 통합 된 버너와 연료 전지 검사 장치를 개발하는 것이 가능하지만,이 과정은 가변 배기 조성물과 상기 연료 전지의 성능에 대한 과학적 조사를 적용 할 수있는 간단한 초기 단계를 제공한다. 연소 특성화 방식이 공통이지만, FFC 연구에 대한 애플리케이션은 중요한 발전이다.
이 과정에서 가장 중요한 단계는 적절한 안전 조치가 점화하기 전에 촬영되었는지 확인한다; 연소 챔버로 공기 누설이없는 것을 보장한다. 일방향 밸브 및 / 또는 화염 방지 장치뿐만 아니라 고온 재료의 사용은 상기 장치 및 연구자의 안전을 위해 중요하다. 결과 부에 도시 된 바와 같이 연소 챔버 내로 역류 또는 다른 공기 누설이 있으면, 잘못된 결과의 넓은 범위가 발생할 수있다. 이러한 역류는 혼합물의 당량비를 변경하고 다른 생성 할도 3에 나타낸 것과 같은 결과를 생성 패턴을 혼합.
결정하기위한 두 가지 방법이 이미 설명되었다 연소실 내로 공기의 역류가 있으면되지만,이 발생하는지 여부를 결정하는 세 번째 방법이있다. 불꽃이 공기에 대한 MFC를 끌 때 구울 계속된다면이 방법은 단순히 평가한다. 이 예비 혼합 연소 공정에서, 연소 반응을위한 유일한 공기는 MFC를 통해 공급된다. 연료가 남아있는 상태에서 점화 후, 공기 공급이 해제 될 수있다. 불꽃은 공기의 부재 하에서 소멸된다. 연소가 계속되면, 역류 공기를 연소실에 발생된다. 한다고 판단되면 공기의 역류를 방지하는 연소 챔버로 공기의 역류가 계속하기 전에 필요가이다. 문제를 해결하는 것은 비교적 간단 할 수있다. 연소 배기 가스는 연소 위로 상승을 초래하는 적은 부력 때문에 고온이고방. 챔버의 단부로 공기의 어떠한 역류는 챔버의 하부에서 발생한다. 연소 챔버 배기 포트의 저부를 차단 한 후, 다시 수행 할 수있다 전술 한 세 가지 기술은 공기 챔버로 역 유입되지 않도록한다. 이 논의는 챔버가 이미 누출이 확인 된 것으로 가정합니다. 완전한 혼합은 또한 감지 된 메탄 미량이며, GC 측정을 반복하도록 보장함으로써 확인한다.
연소 배기 가스의 특성 및 모델 연소 배기 조성물을 현상 한 후, 연료 전지 테스트에 대한 다양한 애플리케이션이있다. 프로토콜 섹션은 마이크로 튜브형 SOFC 테스트를 위해이 기술의 특정 응용 프로그램에 대해 설명합니다. 그러나 동일한 기본적인 절차 평면 큰 관형 SOFC를 포함하는 다른 연료 전지 형상을 테스트하기 위해 적용될 수있다. 이 프로토콜은 또한 기하학에 대한 스택 설계를 테스트로 확장합니다. 게다가프로토콜은 연료로 메탄에 한정되지 않는다. 상기 방법은 또한, 연료가 풍부한 연소 공정에서 H 2와 CO의 생성에 대한 상당한 잠재력을 가지고 다른 알칸과 알코올 연료로 확장 될 수있다.
설명 된 프로토콜이 상기 FFCS의 개발 많은 애플리케이션을 하였지만,이 방법에 제한이있다. 프로토콜은 서로 다른 연료가 풍부한 연소 과정 및 연료의 SOFC에서 동작 할 가능성을 테스트하기 위해 설립되었다. 연료 전지 모델 연료 - 풍부 배기에서 작동 할 때, 전위가 관찰된다. 특히 유망한 성능의 중요한 지표 높은 전력 밀도, 전류 밀도, 연료 이용률 및 연료 전지 달성 개방 회로 전압을 포함한다. 그러나, 본 유일한 가장 중요한 종 모델 연료 개발이 수행 될 수있는 연구를 제한한다. 예를 들어, 장기 테스트 모델 연소 배기에서의 SOFC를 작동하는 것은 가능하지만t는 상기 연료 전지의 실제의 장기 성능 특성 최상의 표시를 제공 할 수 없다. 장기적으로, 연소 배기의 미량 종의 일부의 SOFC의 성능에 해가 될 수있다. 이러한 결과를 테스트하는 것은 실제 버너와 완전한 연소 배기와 고체 산화물 연료 전지 (SOFC)의 완전한 통합이 필요합니다. 이러한 제한이 존재하지만,이 기술은 아직 발전 차후 소스로 FFCS 성능 및 가능성을 평가하는 간단한 제어 방법을 제공한다.
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Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Gas chromotograph | SRI Instruments, Inc. | SRI 8610C | |
| K type thermocouples | Omega | KQXL-116G-6 | Custom length |
| K type thermocouple extension wire | Omega | EXTT-K-20-SLE-100 | |
| Mass flow controller | Omega | FMA5427 | 0-40 L/min (N2) Used for methane |
| Mass flow controller | Omega | FMA5443 | 0-200 L/min (N2) Used for air |
| Mass flow controller | Omega | FMA5402A | 0-10 ml/min (N2) Used for CO |
| Mass flow controller | Brooks Instrument | SLA5850 | 200 SCCM (Propane) Used for CO2 |
| Mass flow controller | Brooks Instrument | SLA5850 | 5 L/min (Air) Used for N2 |
| Mass flow controller | Brooks Instrument | SLA5850 | 500 SCCM (N2) Used for H2 |
| Regulator | Harris Products Group | HP721-125-350-F | Methane tank |
| Regulator | Harris Products Group | HP702-050-590-E | Air tank |
| Regulator | Airgas | Y11-SR145B | CO tank |
| Regulator | Harris Products Group | HP702-050-320-E | CO2 tank |
| Regulator | Airgas | Y12-215B | N2 tank |
| Regulator | Harris Products Group | HP702-015-350-D | H2 tank |
| Methane, Compressed, Ultra high purity |
Airgas | UN1971 | Extremely Flammable |
| Air, Compressed, Ultra pure |
Airgas | UN1002 | Not classified as hazardous to health. |
| CO, Compressed, Ultra high purity |
Airgas | UN1016 | Toxic by inhalation, Extremely flammable |
| CO2, Compressed, Research grade |
Airgas | UN1013 | Asphyxiant in high concentrations |
| N2, Compressed, Ultra high purity |
Airgas | UN1066 | Not classified as hazardous to health. |
| H2, Compressed, Ultra high purity |
Airgas | UN1049 | Extremely flammable, burns with invisible flame |
| Source meter | Tektronix, Inc. | Keithley 2420 | Connects to computer via USB |
| Horizontal split tube furnace | MTI Corportation | OTF-1200X | |
| Data acquisition | National Instruments | NI cDAQ-9172 | Connects to computer via USB |
| Thermocouple input | National Instruments | NI 9211 | Connects to cDAQ-9172 |
| Computer control for Mass Flow Controllers | National Instruments | NI 9263 | Connects to cDAQ-9172 Computer control for Mass Flow Controllers |
| Testing software | National Instruments | LabVIEW 8.6 | |
| Ceramabond | Aremco | 552-VFG | 1 Pint |
References
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