Name: Katı Oksit Yakıt Hücreleri Elektrot Yüzeyler Sondalama ve Haritalama (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-09-20T13:00:00.000+00:00
Duration: 15 min 8 s
Description: Keşfedin katı oksit yakıt hücreleri elektrot yüzeylerini sondalama ve haritalama yöntemlerini. Raman spektroskopisi ve tarama probu mikroskobisi ile elektrot bozulma mekanizmalarını analiz ederek daha iyi SOFC malzemeleri tasarlayın.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Bu çalışma HeteroFoaM Merkezi, ABD Enerji Bakanlığı, Bilim Ofisi Ödülü Numarası DE-SC0001061 altında Temel Enerji Bilimler Dairesi (BES) tarafından finanse edilen bir Enerji Frontier Araştırma Merkezi tarafından desteklenmiştir.

1. Bir YSZ-gömülü Mesh Anot Hücre Fabrikasyon <ol><li> YSZ tozunun 0.2 gramı iki tepsi tartılır. </li><li> 30 saniye için 50 MPa arasında bir basınç altında, bir tek eksenli kuru pres ile bir silindirik paslanmaz çelik kalıp içinde bir toplu toz YSZ (çapı 13 mm) sıkıştırır. </li><li> Ni örgü &lt;1 cm parça kesin ve kalıbın içerisine YSZ diskin yüzeyine yerleştirin. </li><li> Kalıp içinde Ni-gözenekli üst YSZ toz diğer 0.2 g ekleyin ve bir şahmerdan ile toz yüzeyine düzleştirin. </li><li> Uniaxially 30 saniye süreyle 300 MPa&#39;lık bir basınç altında YSZ toz paketler arasında sandviçlenmiş Ni ağ basın. </li><li> Kalıp preslenmiş Ni / YSZ pelet ayıklayın. </li><li> Akan bir indirgen gaz atmosferi ile yatay bir tüp fırın (% 4 H 2 / bal. Ar) kullanarak bir zirkonyum pota içinde 5 saat 1440 ° C&#39;de pellet ateşle. </li></ol> 2. Ni Mesh Elektrot Pozlama, Parlatma ve Modifikasyon <ol><li> MekanikNi örgü yüzeyi açığa kadar uzaklıkta 6 mikron elmas zımpara kullanılarak sinterlenmiş YSZ örnek bir yüzü eziyet müttefiki. </li><li> Ayrıca her bir cila aşamada yaklaşık olarak 1 dakika için 3 mikron, 1 mikron, ve bir su / etilen glikol içinde süspansiyon 0.1 um elmas maddesi kullanılarak açık Ni ağ yüzey cilası. </li><li> Ultrasonik 10 dakika her biri için, aseton, etanol, ve distile su içinde cilalı örnek temizleyin. </li><li> Temiz bir basınçlı hava akımı altında örnek kurutun. </li><li> Artan direnç ile kok Ni örgü için, BaO, toz ile temas halinde bulunması halinde atmosfer azaltılmasında 2 saat süreyle 1,200 ° C &#39;de örnek ateş, ancak. </li></ol> 3. Hazırlık ve Full Hücreler Elektrokimyasal Testi <ol><li> Ni-ağdan YSZ numune zıt yüzeyinde Fırça-boya Ag macun bir karşı elektrot olarak hareket etmek. </li><li> Ag yapıştır kullanarak karşı elektrodun bir sarmal Ag tel takın. </li><li> Sampl üzerinde Ag hamur kurutulduktan sonra120 e 30 dakika boyunca bir fırın içinde ° C ucu üzerinde Ag hamur kullanılarak Ni-örgü için bir 0.2 mm çaplı Ag tel bağlantı. </li><li> 30 dakika boyunca bir fırın içinde 120 ° C de yine örnek kurutun. </li><li> Aremco Seal 552 (Ceramabond) kullanarak bir adet 3/8 inç seramik hücreli fikstür tüpünün üst hücreye (aşağı Ni örgü) Seal. </li><li> Mastik 2-4 saat süreyle havada kurumaya bırakın. </li><li> Iki elektrot tellerin her iki izoleli gümüş tel bağlayın. </li><li> Bir tüp fırında hücre fikstür monte, bir gaz hattına fikstür bağlayın ve uygun elektrokimyasal test ekipmanları için teller takın. </li><li> Gaz% 3 vol gaz nemlendirmek için oda sıcaklığında su içinden kabarcıklandırılmıştır olmalıdır;. Ultra-yüksek saflık derecesi (% 99.999) H 50 sccm arasında bir oranda hücre fikstür 2 ile akan gaz Başlangıç H2O önce hücre bağlama girmeden. </li><li> Son olarak 800 ° C &#39;de 260 ° C&#39;de, ardından 2 saat boyunca 100 monte hücre ° C&#39;de 1 saat boyunca birlikte fırın ısıtılır, ve1 bir meyillendirme oran ° C ile Ni elektrot oksidasyonu önlemek için tüm ısıtma sırasında H 2 akan devam etmiştir. İlk iki ısıtma adım Ceramabond tedavi için vardır. </li><li> Sinter için Ag karşı elektrot sağlamak için 2 saat boyunca 800 ° C &#39;de fırında hücre tutun. </li><li> Elektrokimyasal performans testi için 767 ° C hafif hücre soğutulur. </li><li> Nemlendirilmiş H 2 akmaya devam ederken test ettikten sonra, dikkatle oda sıcaklığında söndürülmesi için fırından hücre fikstür çıkarın. (DİKKAT: Bu tip termal eldiven ve paspaslar gibi son derece sıcak seramik, taşıma için uygun KKD kullanın) </li><li> Elektrot teli ve dikkatli bir şekilde çıkarılması Ceramabond dolgu macunu gelen hücre ayırarak sonrası karakterizasyonu için fikstür hücre ayırın. </li></ol> * Şekil 1 tipik bir fotoğraf ile gömülü bir optik mikroskop görüntüsü ile birlikte, YSZ-gömülü Ni örgü hücresinin şematik bir sunulurkafes. Bizim araştırmalar için *, hücreleri elektrokimyasal CorrWare ve ZPlot yazılımları (Scribner and Associates) kullanarak Solartron 1255 HF frekans analizörü ile birleştiğinde bir EG &amp; G PAR potansiyostat (modeli 273a) ile karakterize edilmiştir. Doğrusal taramalı voltametre ve sabit gerilim amperometri hücre performansını karakterize için kullanılan, ve empedans spektrumları 10 mV amplitüd ile 0.1 Hz ile 100 kHz frekans aralığında elde edilmiştir. Kükürt zehirlenmesi çalışma için, H 2 100 ppm H 2 S sertifikalı bir gaz karışımı H 2 S / H 2 karışım 20 ppm elde etmek için saf H 2 ile yakıt gazı akışı içine karıştırılmıştır. 4. Post-testi Raman Spectromicroscopic Haritalama <ol><li> Bant yapıştırın ya Raman analizi esnasında örnek hareketini önlemek için yapıştırıcı ile Raman mikroskop sahne plaka üzerine yukarı bakacak örgü anot ile hücre örneği. </li><li> Için mikroskop ve XYZ sahne kullanınNi örgü ve YSZ substrat arasında bir arayüz sınır bulun. </li><li> Mikroskop filtreler anahtarlama ve ince sahne Z koordinatı ayarlayarak odak haline lazer getir. </li><li> Düğümleri ayıran 2 mikron aralıklarla arayüzü alanı kaplayan bir dikdörtgen örgü düğümlerde spektrumları elde etmek Raman spektrometresi ayarlayın. Spektrumu tür ya da ilgi faz (lar) ın Raman mod (lar) karşılık gelen dalga sayısı (lar) etrafında olmalıdır. Bu durumda, 980 cm-1 SO x için seçilmiştir. </li><li> Her bir spektrum için, ilgi Raman mod (lar) üzerindeki entegre yoğunluk ve aynı spektrum sahip bir düz taban yoğunluk ile bölün. Bağıl yoğunluk sonra kendi koordinatlarına göre bir kontur / renk haritası çizilebilir. </li></ol> Raman spectromicroscopy Bir Modu-Lazer StellarPro 514 nm Ar-iyon lazer (5 mW) ve Th ile donatılmış bir Renishaw RM1000 sistemi kullanılarak yapıldıorlabs HRP170 633 nm He-Ne lazer (17 mW). Sistem bir XYZ motorlu sahne (Önceki Bilimsel H101RNSW) ve ~ 2 mikron haritalama çözümü için izin birlikte 50X objektif lens ile donatılmıştır. Renishaw tel 2.0 yazılım donanımı ile birlikte kullanılmıştır. Veri MATLAB (MathWorks) kullanılarak işlendi. 5. Yerinde Raman İzleme yılında Kok 8 <ol><li> Yukarı bakacak mesh ile Ag yapıştır kullanarak Raman odası sahneye bir YSZ-gömülü Ni örgü örneği takın. </li><li> Ag hamur süspansiyon orta kuru ve ortadan kaldırmak için 1 saat için 300 ° C, açık odası ısıtın. </li><li> Raman odası şapkası ve Raman mikroskop sahne yapıştırmayın bunu kapatın. Protokol 4.2 &#39;de tarif edildiği gibi bir Ni / YSZ arayüz bulmak için mikroskop kullanarak. </li><li> ~ 100 sccm de haznesi sayesinde su bubbler ile nemlendirilmelidir% 4 H 2 / Ar gaz akmaya başlayacak. </li><li> 625 ° C ile oda Raman ısıtılır </li><li> Odak haline lazer getirve Ni örgü ve 150-2000 cm -1 aralığında YSZ substrat üzerindeki noktalar bazal Raman taramaları toplamak. </li><li> Gaz akışı içine% 3-5 C 3 H 8 tanıtılması ve gaz zamanla yüzeye (örneğin 15 saat) üzerindeki karbon birikimi gözlemlemek için akan ise düzenli aralıklarla Ni Raman spektrumları toplamak. </li><li> Örnek soğutulur yavaşça (5 ° C / dak)% 4 H 2 / Ar akan. </li></ol> * Yerinde Raman analizinde özel modifiye Harrick Bilimsel yüksek sıcaklık reaksiyonu chamber.The haznesi bir kuvartz pencere kapağı, gaz bağlantısı ve soğutma hattı ile donatılmıştır ile yapıldı. Bir ve fotoğraf şematik Şekil 2 &#39;de verilmiştir. DİKKAT: Soğutma suyu ısıtma Raman sisteminin optik mikroskop korumak için kullanılmalıdır! 6. AFM ve EFM tarafından Koklaşma Nanoseviye Görselleştirme <ol><li> Aşağı Protokolü 2.2 açıklandığı gibi 0.1 mikron derecesine x 1 mm kare nikel kupon bir 1 cm Polonyalı bir yüzü. </li><li> Bir kuvars tüp astarlı fırınlarda, 1 dakika boyunca 10% 550 Ar göre dengeli C 3 H 8 ° C içeren gaz akan parlak nikel kupon maruz; gaz 3 gaz nemlendirmek için oda sıcaklığında su fokurdatılarak edilmelidir % vol. Öncesinde kuvars tüp girmeden H 2 O. </li><li> Fırından numune çıkarın. Optik mikroskop ve SEM ile yüzey morfolojisi inceleyin. </li><li> AFM ve EFM çalışması için bakır iletken bant kullanarak metal bir disk üzerine numune monte edin. </li><li> Mod Vurma AFM kullanarak bir morfoloji görüntü toplayın. </li><li> Elektrik tutucu (MMEFCH) üzerine bir n-tipi Si tabanlı AFM ucu (NSC16) veya iletken bir AFM ucu (CSC11/Cr-Au) takın. </li><li> Ucu ilk numune yüzeyi ve inci genelinde ilk gezi topografik bilgi toplar hangi &quot;Lift Mode&quot; numune yüzeyi, Taramaelektrostatik kuvvet bilgi için ikinci gezisinde en duyuları faz açısı. Kaldırma yüksekliği başlangıçta 100 nm ayarlayın ve yavaş yavaş yüzey pürüzlülük (20-30 nm) yaklaşık aynı değeri düşürebilirsiniz. </li><li> Örnek çapraz değiştirme sırasında nikel yüzeyin coked ve temiz bir bölge arasında açık bir arabirim boyunca, EFM linescans bir dizi toplamak. </li><li> Farklı örnek önyargı potansiyellerde EFM linescans karşılaştırarak, faz açısı kontrast 21 çevirir hangi voltaj saptar. </li><li> 1-2V negatif wrt anahtar nokta ve 1-2V pozitif wrt anahtar noktasıdır örnek önyargı ile başka bir görüntü örnek bir önyargı ile bir görüntü toplayın. </li><li> Topografya görüntü, ve farklı örnek önyargıları az EFM görüntülerin iki set karşılaştırarak, örnek karbon ve nikel faz bir dağıtım haritasını edinin. * Bizim SPM analizler için, Veeco NanoScope IIIA sistemi kullanılmıştır. EFM analiz çalışma prensibi şematik23, 24 Şekil 3 &#39;de gösterilmiştir. </li></ol>

<ol><li>Minh, N. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solid+oxide+fuel+cell+technology-features+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Solid+State+Ionics%22%5BJournal%5D)">Solid oxide fuel cell technology-features and applications.</a> Solid State Ionics. 174 (1-4), 271(2004).</li>
<li>Liu, M., Lynch, M. E., Blinn, K., Alamgir, F., Choi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rational+SOFC+material+design%3A+new+advances+and+tools%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+today%22%5BJournal%5D)">Rational SOFC material design: new advances and tools.</a> Materials today. 14 (11), 534(2011).</li>
<li>Zhan, Z. L., Barnett, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+octane-fueled+solid+oxide+fuel+cell%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">An octane-fueled solid oxide fuel cell.</a> Science. 308, 844(2005).</li>
<li>Huang, Y. H., Dass, R. I., Xing, Z. L., Goodenough, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Double+perovskites+as+anode+materials+for+solid+oxide+fuel+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Double perovskites as anode materials for solid oxide fuel cells.</a> Science. 312, 254(2006).</li>
<li>Yang, L., Wang, S., Blinn, K., Liu, M., Liu, Z., Cheng, Z., Liu, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+Sulfur+and+Coking+Tolerance+of+a+Mixed+Ion+Conductor+for+SOFCs%3A+BaZr0.1Ce0.7Y0.2-xYbxO3-d%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Enhanced Sulfur and Coking Tolerance of a Mixed Ion Conductor for SOFCs: BaZr0.1Ce0.7Y0.2-xYbxO3-d.</a> Science. 326, 126(2009).</li>
<li>Liu, M. F., Choi, Y. M., Yang, L., Blinn, K., Qin, W., Liu, P., Liu, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+octane+fuel+cells%3A+A+promising+power+for+transportation%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Energy%22%5BJournal%5D)">Direct octane fuel cells: A promising power for transportation.</a> Nano Energy. 1, 448(2012).</li>
<li>Cheng, Z., Wang, J. -H., Choi, Y. M., Yang, L., Lin, M. C., Liu, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((From+Ni-YSZ+to+sulfur-tolerant+anodes+for+SOFCs%3A+electrochemical+behavior%2C+in+situ+characterization%2C+modeling%2C+and+future+perspectives%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+%26+Environmental+Science%22%5BJournal%5D)">From Ni-YSZ to sulfur-tolerant anodes for SOFCs: electrochemical behavior, in situ characterization, modeling, and future perspectives.</a> Energy & Environmental Science. 4 (11), 4380(2011).</li>
<li>Blinn, K. S., Abernathy, H. W., Li, X., Liu, M. F., Liu, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Raman+spectroscopic+monitoring+of+carbon+deposition+on+hydrocarbon-fed+solid+oxide+fuel+cell+anodes%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+%26+Environmental+Science%22%5BJournal%5D)">Raman spectroscopic monitoring of carbon deposition on hydrocarbon-fed solid oxide fuel cell anodes.</a> Energy & Environmental Science. 5, 7913(2012).</li>
<li>Abernathy, H. W. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Investigations+of+Gas%2FElectrode+Interactions+in+Solid+Oxide+Fuel+Cells+Using+Vibrational+Spectroscopy+%5B%5D%22">Investigations of Gas/Electrode Interactions in Solid Oxide Fuel Cells Using Vibrational Spectroscopy [dissertation]</a>. , Georgia Institute of Technology. (2008).</li>
<li>Pomfret, M. B., Owrutsky, J. C., Walker, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-temperature+Raman+spectroscopy+of+solid+oxide+fuel+cell+materials+and+processes%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physical+Chemistry+B%22%5BJournal%5D)">High-temperature Raman spectroscopy of solid oxide fuel cell materials and processes.</a> Journal of Physical Chemistry B. 110 (35), 17305(2006).</li>
<li>Cheng, Z., Liu, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+sulfur+poisoning+of+Ni-YSZ+anodes+for+solid+oxide+fuel+cells+using+in+situ+Raman+microspectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Solid+State+Ionics%22%5BJournal%5D)">Characterization of sulfur poisoning of Ni-YSZ anodes for solid oxide fuel cells using in situ Raman microspectroscopy.</a> Solid State Ionics. 178 (13-14), 925(2007).</li>
<li>Li, X., Blinn, K., Fang, Y., Liu, M., Mahmoud, M. A., Cheng, S., Bottomley, L. A., El-Sayed, M., Liu, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Application+of+surface+enhanced+Raman+spectroscopy+to+the+study+of+SOFC+electrode+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Chemistry+Chemical+Physics%22%5BJournal%5D)">Application of surface enhanced Raman spectroscopy to the study of SOFC electrode surfaces.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 14, 5919(2012).</li>
<li>Dresselhaus, M. S., Jorio, A., Hofmann, M., Dresselhaus, G., Saito, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Perspectives+on+Carbon+Nanotubes+and+Graphene+Raman+Spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Perspectives on Carbon Nanotubes and Graphene Raman Spectroscopy.</a> Nano Letters. 10, 751(2010).</li>
<li>Su, C., Ran, R., Wang, W., Shao, Z. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coke+formation+and+performance+of+an+intermediate-temperature+solid+oxide+fuel+cell+operating+on+dimethyl+ether+fuel%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Power+Sources%22%5BJournal%5D)">Coke formation and performance of an intermediate-temperature solid oxide fuel cell operating on dimethyl ether fuel.</a> Journal of Power Sources. 196, 1967(2011).</li>
<li>Cheng, Z., Abernathy, H., Raman Liu, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spectroscopy+of+Nickel+Sulfide+Ni3S2%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physical+Chemistry+C%22%5BJournal%5D)">Spectroscopy of Nickel Sulfide Ni3S2.</a> Journal of Physical Chemistry C. 111 (49), 17997(2007).</li>
<li>Yang, L., Choi, Y., Qin, W., Chen, H., Blinn, K., Liu, M., Liu, P., Bai, J., Tyson, T. A., Liu, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Promotion+of+water-mediated+carbon+removal+bynanostructured+barium+oxide%2Fnickel+interfaces+in+solid+oxide+fuel+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Promotion of water-mediated carbon removal bynanostructured barium oxide/nickel interfaces in solid oxide fuel cells.</a> Nature Communications. 2, 357(2011).</li>
<li>Kumar, A., Ciucci, F., Morzovska, A., Kalinin, S., Jesse, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measuring+oxygen+reduction%2Fevolution+reactions+on+the+nanoscale%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Measuring oxygen reduction/evolution reactions on the nanoscale.</a> Nature Chemistry. 3, 707(2011).</li>
<li>Kumar, A., Arruda, T. M., Kim, Y., Ivanov, I. N., Jesse, S., Bark, C. W., Bristowe, N. C., Artacho, E., Littlewood, P. B., Eom, C. B., Kalinin, S. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Probing+Surface+and+Bulk+Electrochemical+Processes+on+the+LaAlO3-SrTiO3+Interface%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Probing Surface and Bulk Electrochemical Processes on the LaAlO3-SrTiO3 Interface.</a> ACS Nano. 6 (5), 3841(2012).</li>
<li>Katsiev, K., Yildiz, B., Balasubramaniam, K., Salvador, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electron+Tunneling+Characteristics+on+La0.7Sr0.3MnO3+Thin-Film+Surfaces+at+High+Temperature%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Electron Tunneling Characteristics on La0.7Sr0.3MnO3 Thin-Film Surfaces at High Temperature.</a> Applied Physics Letters. 95 (9), 092106(2009).</li>
<li>Jesse, S., Kumar, A., Arruda, T. M., Kim, Y., Kalinin, S. V., Ciucci, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemical+strain+microscopy%3A+Probing+ionic+and+electrochemical+phenomena+in+solids+at+the+nanometer+level%5BTitle%5D)+AND+%22MRS+Bulletin%22%5BJournal%5D)">Electrochemical strain microscopy: Probing ionic and electrochemical phenomena in solids at the nanometer level.</a> MRS Bulletin. 37 (7), 651-65 (2012).</li>
<li>Datta, S. S., Strachan, D. R., Mele, E. J., Johnson, A. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+Layers+and+Layer+Charge+Distributions+in+Few-Layer+Graphene+Films%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Surface Layers and Layer Charge Distributions in Few-Layer Graphene Films.</a> Nano Letters. 9, 7(2009).</li>
<li>Coffey, D. C., Ginger, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Time-resolved+electrostatic+force+microscopy+of+polymer+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Materials%22%5BJournal%5D)">Time-resolved electrostatic force microscopy of polymer solar cells.</a> Nature Materials. 5 (9), 735(2006).</li>
<li>Nakamura, M., Yamada, H. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aNakamura%2C+M+%22Roadmap+of+Scanning+Probe+Microscopy%22">Roadmap of Scanning Probe Microscopy</a>. Morita, S. , Springer. Berlin. (2007).</li>
<li>Girard, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrostatic+force+microscopy%3A+principles+and+some+applications+to+semiconductors%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Electrostatic force microscopy: principles and some applications to semiconductors.</a> Nanotechnology. 12, 485(2001).</li>
<li>Rasmussen, J. F. B., Hagen, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+H2S+on+the+performance+of+Ni-YSZ+anodes+in+solid+oxide+fuel+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Power+Sources%22%5BJournal%5D)">The effect of H2S on the performance of Ni-YSZ anodes in solid oxide fuel cells.</a> Journal of Power Sources. 191 (2), 534(2009).</li>
<li>Zha, S. W., Cheng, Z., Liu, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sulfur+poisoning+and+regeneration+of+Ni-based+anodes+in+solid+oxide+fuel+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+The+Electrochemical+Society%22%5BJournal%5D)">Sulfur poisoning and regeneration of Ni-based anodes in solid oxide fuel cells.</a> Journal of The Electrochemical Society. 154 (2), B201(2007).</li>
<li>Liu, M. F., Ding, D., Blinn, K., Li, X., Nie, L., Liu, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+performance+of+LSCF+cathode+through+surface+modification%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Hydrogen+Energy%22%5BJournal%5D)">Enhanced performance of LSCF cathode through surface modification.</a> International Journal of Hydrogen Energy. 37 (10), 8613(2012).</li>
<li>Park, H., Li, X., Blinn, K. S., Liu, M., Lai, S., Bottomley, L. A., Liu, M., Park, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Probing+coking+resistance+from+nanoscale%3A+a+study+of+patterned+BaO+nanorings+over+nickel+surface%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">Probing coking resistance from nanoscale: a study of patterned BaO nanorings over nickel surface.</a> , In preparation (2012).</li>
</ol>

Çıkar çatışması ilan etti.

Sülfür Zehirlenmesi Analizi Şekil 5&#39;te gösterildiği gibi empedans spektrumu sülfür zehirlenmesi ziyade malzeme kütlesinin etkileyen bir göre bir yüzey veya arayüzey fenomen olduğunu göstermektedir. Özellikle, Ni ağ elektrodu (Şekil 6) hızlı zehirlenme yakıt gazı kükürt ve daha sonraki adsorpsiyon Ni elektrot ile doğrudan maruz kalma sonucu olabilir; gaz difüzyon durumunda olduğu gibi fazla olduğu gibi bu süreç hızının sınırlamak değil kalın gözenekli Ni / Y...

<table border="1"><tbody><tr><td> Reaktif / Malzeme Adı </td><td> Şirket </td><td> Katalog Numarası </td><td> Yorumlar </td></tr><tr><td> Nikel örgü </td><td> Alfa Aesar </td><td> CAS: 7440-02-0 </td><td></td></tr><tr><td> Ni Folyo </td><td> Alfa Aesar </td><td> CAS: 7440-02-0 </td><td></td></tr><tr><td> YSZ tozu </td><td> TOSOH </td><td> Lot No: S800888B </td><td></td></tr><tr><td> Ag yapıştırma </td><td> Heraeus </td><td> C8710 </td><td></td></tr><tr><td> Baryum oksit </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 1304-28-5 </td><td></td></tr><tr><td> Gümüş tel </td><td> Alfa Aesar </td><td> 7440-22-4 </td><td></td></tr><tr><td> Aseton </td><td> VWR </td><td> 67-64-1 </td><td></td></tr><tr><td> Etanol </td><td> Alfa Aesar </td><td> 64-17-5 </td><td&gt; </td></tr><tr><td> UHP H2 </td><td> Airgas </td><td></td><td> % 99.999 saflık </td></tr><tr><td> 100 ppm H 2 S / H 2 </td><td> Airgas </td><td></td><td> Sertifikalı özel karışım </td></tr><tr><td> n-tipi Si AFM ucu </td><td> MikroMasch </td><td> NSC16 </td><td> 10 nm ucu radyus </td></tr><tr><td> Au kaplamalı AFM ucu </td><td> MikroMasch </td><td> CSC11/Au/Cr </td><td> 20-30 nm ucu radyus </td></tr><tr><td> Raman Spektrometresi </td><td> Renishaw </td><td> RM1000 </td><td></td></tr><tr><td> Ar Ion laser </td><td> ModuLaser </td><td> StellarPro 150 </td><td></td></tr><tr><td> He-Ne lazer </td><td> Thorlabs </td><td> HPL170 </td><td></td></tr><tr><td> Atomik Kuvvet Mikroskobu </td><td> Veeco </td><td> NanoScope IIIA </td><td></td></tr><tr><td> Raman Sahne Hareketli </td><td> Önceki Bilimsel </td><td> H101RNSW </td><td></td></tr><tr><td> Optik Mikroskop </td><td> Leica </td><td> DMLM </td><td></td></tr><tr><td> Taramalı Elektron Mikroskobu </td><td> LEO </td><td> 1550 </td><td></td></tr><tr><td> Tüp Fırını </td><td> Uygulamalı Test Sistemleri </td><td> 2110 </td><td></td></tr><tr><td> Parlatıcı </td><td> Müttefik Yüksek Teknoloji Ürünleri </td><td> MetPrep </td><td></td></tr><tr><td> 6 mikron medya Taşlama </td><td> Müttefik Yüksek Teknoloji Ürünleri </td><td> 50-50040M </td><td></td></tr><tr><td> 3 mikron Parlatma medya </td><td> Müttefik Yüksek Teknoloji Ürünleri </td><td> 90-30020 </td><td></td></tr><tr><td> 1 mikron Parlatma medya </td><td> Müttefik Yüksek Teknoloji Ürünleri </td><td> 90-30015 </td><td></td></tr><tr><td> 0.1 mikron Parlatma medya </td><td> Müttefik Yüksek Teknoloji Ürünleri </td><td> 90-32000 </td><td></td></tr><tr><td> Raman odası </td><td> Harrick Bilimsel </td><td> HTRC </td><td></td></tr></tbody></table>

katı oksit yakıt hücreleri elektrot yüzeyler sondalama ve haritalama

Probing and Mapping Electrode Surfaces in Solid Oxide Fuel Cells

Katı oksit yakıt hücreleri (SOFCs) potansiyel hidrojen 1-7 ötesinde yakıtlar geniş bir yelpazede kullanımı için en verimli ve maliyet-etkin bir çözümdür. SOFCs ve genel olarak enerji depolama ve dönüşüm cihazlarda pek çok kimyasal ve enerji dönüşüm süreçlerinin oranları performansı öncelikle elektrot yüzeyleri boyunca yük ve kütle transferi ve arabirimleri arasında sınırlıdır. Ne yazık ki, bu süreçlerin mekanistik anlayış nedeniyle hala büyük ölçüde in situ koşullarda altında bu süreçlerin karakterize zorluğu, eksiktir. Bu bilgi açığını SOFC ticarileştirilmesi için bir baş engeldir. Elektrot reaksiyonlarının ilgili yüzey kimyaları sondalama ve haritalama araçlarının geliştirilmesi yüzey işlemlerinin mekanizmaları çözülüyor ve daha verimli enerji depolama ve dönüşüm 2 için yeni elektrot malzemesi, rasyonel tasarım elde etmek için hayati önem taşımaktadır. In situ olarak nispeten az sayıda &lt;arasında/ Em&gt; yüzey analizi yöntemleri, Raman spektroskopisi SOFC anot performans ve yıkımı 8-12 alakalı kimyasal süreçleri tanımlamak için idealdir, yüksek sıcaklıklar ve sert ortamlarda bile yapılabilir. Ayrıca böylesi bir elektro doğrudan bir ilişki bir çalışma hücre kimyası ve yüzey sağlayan, elektrokimyasal ölçüm ile birlikte de kullanılabilir. Çünkü karbon birikimi ile 8 anot performans düşüşü, 10, 13, 14 (&quot;kok&quot;) ve sülfür zehirlenmesi 11 dahil olmak üzere ilgili türler, duyarlılığın önemli anot reaksiyon mekanizmaları pin-işaretleme için yerinde Raman haritalama ölçümleri Uygun, yararlı olacaktır 15 ve yüzey modifikasyonları bu yıkımı 16 savmak hangi şekilde. Mevcut iş bu yeteneği yönünde önemli ilerleme gösteriyor. Buna ek olarak, prob mikroskobu (SPM) tarama teknikleri ailesinin elektro sorgulamak için özel bir yaklaşım sağlarde nano çözünürlüklü yüzey. Rutin AFM ve STM tarafından toplanan yüzey topografya yanı sıra, yerel elektronik devletler, iyon difüzyon katsayısı ve yüzey potansiyeli gibi diğer özellikler de 17-22 incelenebilir. Bu çalışmada, elektrokimyasal ölçümler, Raman spektroskopisi ve SPM bir yitriya stabilize zirkonya (YSZ) elektrolit gömülü bir Ni örgü elektrot oluşan bir roman testi elektrot platformu ile birlikte kullanılmıştır. H 2 S içeren yakıt altında Hücre performans testi ve empedans spektroskopi karakterize edildi ve Raman haritalama fazla sülfür zehirlenmesinin doğasını aydınlatmak için kullanıldı. Yerinde Raman izlenmesi koklaşabilir davranışını araştırmak için kullanılmıştır. Nihayet, atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ve elektrostatik kuvvet mikroskobu (EFM) daha nano karbon birikimi görselleştirmek için kullanılmıştır. Bu araştırma, biz SOFC anot daha eksiksiz bir resim üretmek için arzu.

Sülfür Zehirlenmesi Analizi Ni örgü H 2 altında elektrot ve 20 ppm H 2 S koşulu ile bir hücrenin tipik IV ve IP eğrileri Şekil 4&#39;te gösterilmektedir. Açıkçası, H 2 S, hatta sadece birkaç ppm giriş Ni-YSZ anot zehirler ve ciddi performans kaybına neden olabilir. Daha yoğun Ni-YSZ anot zehirlenmesi davranışını anlamak için, hücrenin AC impedans spektroskopisi açık devre gerilimi (OCV) koşullar altında gerçekleştiri...

Biz birden karakterizasyon teknikleri eş zamanlı performans (tanır katı oksit yakıt hücreleri (SOFCs), elektrotların yüzeyi tanımlamak için benzersiz bir platform sunmak<em&gt; Örneğin in situ</em&gt; Raman spektroskopisi ve elektrokimyasal ölçümler yanında prob mikroskobu). Bu analizlerden Tamamlayıcı bilgi SOFCs için daha iyi materyallerin rasyonel tasarım içgörüler sağlayan, elektrot reaksiyon ve yıkım mekanizmaları daha derin bir anlayış doğru ilerlemek için yardımcı olabilir.

Katı Oksit Yakıt Hücreleri Elektrot Yüzeyler Sondalama ve Haritalama

Solid oxide fuel cells (SOFCs) are potentially the most efficient and cost-effective solution to utilization of a wide variety of fuels beyond hydrogen ...

Aşağıdaki deneyin amacı, hidrokarbon ve kükürt ile kirlenmiş yakıtlar üzerinde çalışan hücreler için katı oksit, yakıt hücresi veya SOFC elektrot reaksiyonu ve bozunma mekanizmalarının anlaşılmasını teşvik etmektir. Böylece SOFC malzemelerinin rasyonel tasarımına ilişkin içgörüler sağlar. Bu, irea, stabilize zirkonya veya YSC içine gömülü bir nikel ağ elektrottan oluşan bir çalışma elektrotu ile hücrelerin üretilmesi ve hücrelerin hidrokarbon ve hidrojen sülfür içeren yakıtlarda elektrokimyasal performansının ve stabilitesinin test edilmesiyle elde edilir.İkinci adım olarak, Raman spektroskopisi, elektrot bozunmasında yer alan kimyasal türler ve fazlar, bozunmanın nerede meydana geldiği ve nasıl önlenebileceği hakkında bilgi sağlayan hem in situ U hem de XE iki koşul altında örgü elektrot üzerinde gerçekleştirilir. Daha sonra, nanometre ölçeğinde elektrot bozulmasını ve yüzey morfolojisini görselleştirmek için elektrotu karakterize etmek için taramalı prob mikroskobu teknikleri kullanılır. Bu tekniklerin elektron SPECT casusları gibi diğer yüzey analiz yöntemlerine göre en büyük avantajı, işlem için yüksek vakum gerektirmemeleridir.Bu Yöntemler, elektrot performansını ve bozunmasın

probing-and-mapping-electrode-surfaces-in-solid-oxide-fuel-cells

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Biz darbeli lazer birikimi (PLD), fotolitografi ve mikrometre ölçekli karmaşık oksitler cihazlar oluşturmak için tel bağlama tekniklerinin kullanılmasını açıklar. FLD epitaksiyel ince film büyümesi için kullanılmaktadır. Fotolitografi ve tel bağlama teknikleri ölçüm amaçlı pratik cihazlar oluşturmak için tanıtılmaktadır.

Mekansal Kapalı Karmaşık Oksitler Fabrikasyon

Elektrotların ve elektrolitlerin hazırlanması ile aprotik bir Li-O2 pilin elektrokimyasal testi için bir protokol ve sık kullanılan karakterizasyon yöntemlerinin tanıtımı burada sunulmaktadır.

Protonsuz Li-O Elektrokimyasal Testi Protokol ve Karakterizasyonu<sub&gt; 2</sub&gt; Pil

Yakıt açısından zengin bir model yanma egzozu oluşturmak için bir protokol, yanma karakterizasyonu yoluyla geliştirilir ve mikro boru şeklindeki alev destekli yakıt hücresi testi ve araştırması için uygulanır.

yanma Karakterizasyonu ve Model Yakıt Kalkınma Micro-tübüler Alev destekli Yakıt Hücreleri

1000 ° C ve 1400 ° C arasındaki sıcaklıklarda, gözenekli, nano-yapılı yitria ile stabilize edilmiş zirkonya (YSZ) mn iskeleleri imal edilmesi için bir protokol verilmektedir.

tarafından Nano yapılı yitriya stabilize-Zirkonyum (YSZ) iskelelerinin Yüksek Sıcaklık Fabrikasyon<em&gt; Situ</em&gt; Karbon şablonu Kserojeller

Dökme materyal Fe 4.5 Ni 4.5 S 8'i kullanarak elektrotların kolay hazırlanma metodu sunulmuştur. Bu yöntem, geleneksel elektrot üretimine alternatif bir teknik sağlar ve basit bir elektrokatalitik test yöntemi de dahil olmak üzere alışılmamış elektrot malzemeleri için önkoşulları açıklar.

Elektrokatalitik Uygulamalar İçin Asal Olmayan Metal Dökme Elektrodların Hazırlanması İçin Basit Yöntemler

Hazırlama ve Pt/C yakıt hücresi katalizörler test tekrarlanabilirlik ve en iyi uygulama ile ilgili bilimsel toplumda sürekli tartışma tabidir. Sunulan çalışma ile yapmak ve roman katalizör sistemleri için kriter olarak hizmet verebilir Pt/C katalizörler sınamak için bir adım adım öğretici sunmak niyetinde.

Hazırlık ve ince Film dönen Disk elektrot yöntemi kullanarak yakıt hücresi katalizörler test

Bu protokol, tahıl sınırlarında Tercihli çözünmeden ince film platin elektrotların elektrokimyasal pürüzleştirilmesi için bir yöntem gösterir. Döngüsel voltammetri ve empedans spektroskopisinin elektrokimyasal teknikleri Bu elektrot yüzeylerini karakterize etmek için gösterilmiştir.

Ince-Film platin makro ve Mikroelektrotlar elektrokimyasal kaba doldurma

İzleme seviyelerinde havadan gelen kirleticilerin katot zehirlenmesi, yüksek sıcaklıklı elektrokimyasal sistemlerin uzun vadeli stabilitesi için önemli bir önem taşımaktadır. Elektrokimyasal olarak aktif yığın alanına girmeden önce hava kirleticileri yüksek sıcaklıkta yakalayan alıcı kullanarak katot degradasyonları hafifletmek için yeni bir yöntem sağlıyoruz.

Solid oksit yakıt hücresi güç sistemleri için Chromium Getterlerin geliştirilmesi ve doğrulanması

Atomik kuvvet mikroskopisi (AFM), taramalı elektrokimyasal mikroskopi (SECM) ile birlikte, yani AFM-SECM, nano ölçekte malzeme yüzeylerinde aynı anda yüksek çözünürlüklü topoğrafik ve elektrokimyasal bilgiler elde etmek için kullanılabilir. Bu tür bilgiler, nanomalzemelerin, elektrotların ve biyomalzemelerin yerel yüzeylerindeki heterojen özellikleri (örneğin, reaktivite, kusurlar ve reaksiyon bölgeleri) anlamak için kritik öneme sahiptir.

Hibrit Atomik Kuvvet Mikroskobu-Taramalı Elektrokimyasal Mikroskop (AFM-SECM) Kullanarak Nanomalzemelerin Yüzey Elektrokimyasal Aktivitesinin Yoklandırılması

Bu protokol, Au-elektrolizle kaplanmış karbon fiber kumaş ve Ni-köpük elektrotları kullanan hidrojen peroksit yakıt hücreleri için yenilikçi üç boyutlu elektrotların tasarımını ve değerlendirmesini sunar. Araştırma bulguları, hidrojen peroksitin sürdürülebilir enerji teknolojileri için umut verici bir aday olma potansiyelini vurgulamaktadır.

Gelecek Vaat Eden Bir Temiz Enerji Kaynağı Olarak Membransız Hidrojen Peroksit Yakıt Hücreleri

Keşfedin katı oksit yakıt hücreleri elektrot yüzeylerini sondalama ve haritalama yöntemlerini. Raman spektroskopisi ve tarama probu mikroskobisi ile elektrot bozulma mekanizmalarını analiz ederek daha iyi SOFC malzemeleri tasarlayın.

Katı Oksit Yakıt Hücreleri Elektrot Yüzeyler Sondalama ve Haritalama

Daha fazla video keşfet