Login processing...

JoVE Journal
Chemistry

A subscription to JoVE is required to view this content.
You will only be able to see the first 2 minutes.

JoVE Journal Chemistry

Udvikling og validering af Chromgettere til brændselscelle kraftsystemer med fast oxid

Preparation of Mica and Silicon Substrates for DNA Origami Analysis and Experimentation

Journal (Chemistry)

Preparation of Mica and Silicon Substrates for DNA Origami Analysis and Experimentation

Curtain Flow Column: Optimization of Efficiency and Sensitivity

Journal (Chemistry)

Curtain Flow Column: Optimization of Efficiency and Sensitivity

Click here for the English version

Udvikling og validering af Chromgettere til brændselscelle kraftsystemer med fast oxid

Article DOI: 10.3791/59623-v

May 26th, 2019 •

Ashish Aphale¹, Junsung Hong¹, Boxun Hu^1,2, Prabhakar Singh¹

¹Department of Materials Science and Engineering, University of Connecticut, ²Center for Clean Energy Engineering, University of Connecticut

Chapters

Summary
Automatic Translation

English (Original)
العربية (Arabic)
中文 (Chinese)
dansk (Danish)
Nederlands (Dutch)
français (French)
Deutsch (German)
עברית (Hebrew)
हिंदी (Hindi)
italiano (Italian)
日本語 (Japanese)
한국어 (Korean)
norsk (Norwegian)
português (Portugese)
русский (Russian)
español (Spanish)
svenska (Swedish)
Türkçe (Turkish)

May 26th, 2019

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the English version.

Katode forgiftning fra luftbårne forurenende stoffer i sporniveauer er fortsat et stort problem for langsigtet stabilitet af højtemperaturs elektrokemiske systemer. Vi leverer en ny metode til at afbøde katode nedbrydelser ved hjælp af getters, som fanger luftbårne forurenende stoffer ved høj temperatur, før de kommer ind i elektrokemisk aktive stak område.

Transcript

Kromholdige legeringer anvendes i SOFC's som metalliske sammenkoblinger til at danne kromskala for korrosionsbeskyttelse. Men kromfordampning ved høje temperaturer producerer gasformige kromarter, hvilket resulterer i SOFC-nedbrydning. Denne metode giver en løsning til kromforgiftning i solidoxid brændselscelle elsystemer.

De største fordele er brugen af billige materialer og effektiv opsamling af forurenende stoffer ved både lave og høje temperaturer. Andre højtemperaturindustrisystemer, der anvender kromholdige legeringer, såsom dampelektrolysesystemer, ilttransportmembransystemer og petrokemiske systemer, kunne anvende denne metode til kvalitetskontrol og emissionskontrol. Denne video demonstration kan have interesserede forskere hurtigt lære disse technicals, nogle skridt er meget enkle for begyndere.

Disse tekniker kan få forskere til at udvikle færdigheder til et fremskridt til elektrokemisk teknologi forskning. Til at begynde, kombinere ni milliliter af 2,4 molar vandig strontiumnitrat, med syv milliliter 2,4 molar vandig nikkelnitrat. Rør blandingen i 30 minutter ved 300 RPM, mens opvarmning det til 80 grader celsius at opløse faste stoffer.

Derefter tilsættes 30 milliliter 5 molar vandig ammoniak for at øge opløsningen pH til 8,5. Fortsæt omrøring blandingen ved 80 grader celsius i 24 timer, at udfælde prækursor pulver. Tør opløsningen i en tør ovn ved 120 grader Celsius, indtil vandet fordamper helt, hvilket normalt tager omkring 24 timer, at forlade en blå voksagtig forbindelse.

Vi suspenderer forbindelsen i 50 milliliter deioniseret vand ved hjælp af både manuel og magnetisk omrøring. Centrifuge suspensionen ved 5000 omdr./min. i 5 minutter. Og fjern væsken, som indeholder resterende ammoniumnitrat.

Ved 200 til 380 grader Celsius vil ammoniumnitrat nedbrydes og producere ammoniaknitratsyre, nitrogenoxidgasser. Korrekt vask med destilleret vand vil reducere eller eliminere emissionen af disse gasser. Tør det skyllede prækursorpulver ved 120 grader Celsius i to timer.

Dernæst tilsættes ioniseret vand til pulveret og bland det i mindst fem minutter for at lave en tyk gylle. Gasser gyllen i et vakuumkammer for at fjerne luftbobler. Derefter placere en cordierite honeycomb substrat i gyllen og udføre vakuum infiltration i fem minutter for at fylde porerne med gylle.

Derefter strømmer der luft gennem det dyppede substrat for at fjerne overskydende gylle fra kanalerne. Placer prøven i en luftfyldt ovn og varme den til omkring 120 grader Celsius ved fem grader i minuttet. Prøven tørres i luften i mindst to timer.

Derefter rampe ovnen til 650 grader Celsius ved fem grader i minuttet og calsign prøven i luften i 12 timer for at afslutte producere krom getter. For at begynde valideringstesten skal du placere to gram centreret chromiapellets i en kvartsrørsovn udstyret med en diffuser. Placer en krom getter på den anden side af diffusoren.

Tilslut kromsiden af ovnen til en trykluftkilde via en rumtemperatur vandbobler. Tilslut getter side til en udluftning via et glas albue og en krom damp fældefangst forsamling. Rens systemet med befugtet luft ved 300 SCCM i 15 minutter til en time.

Derefter rampe ovnen til 850 grader Celsius ved tre grader i minuttet og opretholde denne temperatur i 500 timer. Kontroller udløbsbuen for misfarvning, der angiver aflejring af kromforbindelser hver 100 timer. Når testen er færdig, afkøles ovnen til stuetemperatur, før luftstrømmen slukkes, og getterprøven hentes.

Opsaml vandet fra krom fældefangst samling derefter, suge kvarts rør, glas albue, kondensator og vask flasker med 20% efter vægt salpetersyre til at udtrække deponeret krom og indsamle skylninger. Læg glasvarerne i blød i 20% salpetersyre i 12 timer for at udtrække ekstra deponeret krom og opsaml skylningen. Hvis nogen glas er stadig misfarvet, suge det i alkalisk kalium permanganat i 12 timer ved 80 grader Celsius.

Derefter indsamles og blandes kromekstrakt fra alle komponenterne for at analysere kromindholdet med ICPMS. Skær derefter getter prøven i halve med en kniv og pels de udsatte overflader med guld. Coat krom getter prøve med guld og vurdere elementært fordeling med energi dispersive x-ray spektroskopi.

Der udføres en anden EDS-analyse, og mængden af krom afbildes med hensyn til afstanden fra kromkilden. Til at begynde SOFC fabrikation, skærm print lanthan strontium manganate pasta på overfladen af tre yttri-stabiliseret zirconia elektroder og centrere forsamlinger. Derefter vedhæfte en platin elektrode til hver YSZ disk som anoden ved hjælp af platin blæk.

Fastgør platin gaze til både anoden og katoden og fastgør korte platinledninger til katoden, anode og YSZ-disken. Placer SOFC's i en ovn, rampe dem til 850 grader Celsius ved tre grader i minuttet og helbrede dem i luften i to timer. Derefter forbinde sølv ledende ledninger til en hærdet SOFC og montere den i den konstante opvarmning zone af en cylinder rør ovn.

Seal SOFC i ovnen med keramisk pasta og tilslut elektroderne til en potentiostat. Følg standardprocedurer for at konfigurere eksperimentet. Sørg for, at disse er gode cylinder celle, og at alle tre elektroder er korrekt forbundet til potentiostat.

Derefter rampe ovnen til 850 grader Celsius ved fem grader i minuttet. Mens ovnen opvarmer, skal du konfigurere potentiostaterne til at registrere cellestrømen hvert minut med en 0,5 volt bias mellem katoden og referenceelektroden. Indstil potentiostaterne til at udføre elektrokemisk impedansspektroskopi mellem katoden og referenceelektroden hver time.

Når ovnen når testtemperaturen, flow befugtet luft mod katoden ved 300 SCCM og tør luft mod anoden ved 150 SCCM. Start målingerne, og lad testen køre i 100 timer. Efter testen afkøles ovnen til stuetemperatur og cellen hentes til karakterisering.

Til næste test anbringes to gram krompiller i et perforeret aluminiumoxidrør i den konstante varmezone. Fastgør en ny SOFC over kromkilden, og gentag testslutmålingerne på nøjagtig samme måde. Til den tredje test skal der indlæses to gram chrompiller i røret, og der monteres en krom getter over kromkilden.

Fastgør en ny SOFC over getteren, og udfør testslutmålingerne under de samme betingelser. I transpirationstesten indikerede kromprofilen, at det meste af krom blev fanget inden for de første fire millimeter af getteren. Analyse af krom getter materiale deponeret på en aluminiumoxid fiber substrat viste store krom og strontium rige partikler nær dampindtag.

Elementære kort over fiber tværsnit bekræftet, at krom og strontium opstod på overfladen af fiberen. Elektrokemiske test af LSM-YSZ SOFC's i tilstedeværelse og fravær af krom viste, at kromdampe hurtigt forgiftede cellen. Dette blev tilskrevet forlejringer af chromoxid på LSM-YSZ-grænsefladen, hvilket hindrede iltreduktionsreaktionen ved denne grænseflade.

Placering af en SNO-krom getter mellem kromkilden og SOFC resulterede i SOFC ydeevne sammenlignes med udførelsen i mangel af krom. Denne præstation blev opretholdt over en bred vifte af krom damp strømningshastigheder. Fabrikationsprotokollen producerer en stabil effektiv getter til luftbårne kromurenheder.

Ved hjælp af forskellige kemikalier kan vi udvikle getters til at fange andre gasformige forurenende stoffer såsom bor og silicium dampe. Transmissionsprotokollen måler fordampning af krom, der indeholder legeringsmaterialer, og validerer ydeevnen af getters, der opfanger hexaamminchromiumdampe i luften under typiske SOFC-driftsforhold. Den elektrokemiske valideringsprotokol viser getter-effektivitet ved nominelle SOFC-driftsforhold.

Da oplysningerne er afgørende for opskalering getter og SOFC teknologier til industrien og deres kommercielle anvendelser. Denne metode bruger små mængder kemikalier og årsager, der kan håndteres og håndteres i henhold til eksisterende laboratoriesundheds- og sikkerhedspolitikker.

X

Simple Hit Counter