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

Utvikling og validering av Chromium getters for solid oksid brenselcelle kraft systemer

The Preparation and Properties of Thermo-reversibly Cross-linked Rubber Via Diels-Alder Chemistry

Journal (Chemistry)

The Preparation and Properties of Thermo-reversibly Cross-linked Rubber Via Diels-Alder Chemistry

Influence of Hybrid Perovskite Fabrication Methods on Film Formation, Electronic Structure, and Solar Cell Performance

Journal (Chemistry)

Influence of Hybrid Perovskite Fabrication Methods on Film Formation, Electronic Structure, and Solar Cell Performance

Click here for the English version

Utvikling og validering av Chromium getters for solid oksid brenselcelle kraft systemer

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.

Bilde forgiftning fra luftbårne forurensninger i spor nivåer er fortsatt en stor bekymring for langtidsstabilitet ved høy temperatur elektrokjemiske systemer. Vi gir en ny metode for å dempe bilde degradations ved hjelp av getters, som fanger opp luftbårne forurensninger ved høy temperatur før du går inn elektrokjemisk aktive stabelen området.

Transcript

Kromholdige legeringer brukes i SOFC som metalliske forbindelser for å danne kromskala for korrosjonsbeskyttelse. Kromfordampning ved høye temperaturer produserer imidlertid gasseøse kromarter som resulterer i SOFC-nedbrytning. Denne metoden gir en løsning for kromforgiftning i brenselcelleeffektsystemer for fastoksid.

De viktigste fordelene er bruk av rimelige materialer og effektiv fangst av forurensninger ved både lave og høye temperaturer. Andre høytemperaturindustrielle systemer ved hjelp av krom som inneholder legeringer, som dampelektrolysesystemer, oksygentransportmembransystemer og petrokjemiske systemer, kan bruke denne metoden for kvalitet og utslippskontroll. Denne videodemonstrasjonen kan ha interesserte forskere raskt lære disse tekniske, noen trinn er veldig enkle for nybegynnere.

Disse tekniske kan ha forskere utvikle ferdigheter for et fremskritt til elektrokjemisk teknologi forskning. Til å begynne, kombinere ni milliliter av 2,4 molar vandig strontiumnitrat, med syv milliliter på 2,4 molar vandig nikkelnitrat. Rør blandingen i 30 minutter ved 300 RPM mens du varmer den opp til 80 grader celsius for å oppløse faste stoffer.

Deretter legger du til 30 milliliter med 5 molar vandig ammoniakk for å øke oppløsningen pH til 8,5. Fortsett å røre blandingen ved 80 grader celsius i 24 timer, for å utløse forløperpulveret. Tørk løsningen i en tørr ovn ved 120 grader Celsius, til vannet fordamper helt, noe som vanligvis tar ca 24 timer, for å forlate en blå voksaktig forbindelse.

Vi suspenderer forbindelsen i 50 milliliter av deionisert vann ved hjelp av både manuell og magnetisk omrøring. Sentrifuger suspensjonen ved 5000 o/min i 5 minutter. Og fjern væsken som inneholder gjenværende ammoniumnitrat.

Ved 200 til 380 grader Celsius vil ammoniumnitrat brytes ned og produsere ammoniakknitratsyre, nitrogenoksidgasser. Riktig vask med destillert vann vil redusere eller eliminere utslippene av disse gassene. Tørk det skyllede forløperpulveret ved 120 grader Celsius i to timer.

Deretter legger du det ioniserte vannet til pulveret og blander det i minst fem minutter for å lage en tykk slurry. Degasser slammet i et vakuumkammer for å fjerne luftbobler. Deretter plasserer du et cordierite honeycomb-substrat i slammet og utfører vakuuminfiltrasjon i fem minutter for å fylle porene med slurry.

Etterpå strømmer luft gjennom det dipbelagte substratet for å fjerne overflødig slam fra kanalene. Plasser prøven i en luftfylt ovn og varm den opp til ca. 120 grader Celsius ved fem grader per minutt. Tørk prøven i luft i minst to timer.

Deretter rampe ovnen til 650 grader Celsius på fem grader per minutt og kalkulere prøven i luft i 12 timer for å fullføre produksjonen av krom getter. For å starte valideringstesten, legg to gram sentrert kromat pellets i en kvartsrørovn utstyrt med en diffuser. Plasser en kromsmater på den andre siden av diffusoren.

Koble kromsiden av ovnen til en trykkluftkilde via en vannbobler med romtemperatur. Koble gettersiden til en ventil via en glassalbue og en kromdampfangstenhet. Tøm systemet med fuktet luft ved 300 SCCM i 15 minutter til en time.

Deretter rampe ovnen til 850 grader Celsius på tre grader per minutt og opprettholde den temperaturen i 500 timer. Kontroller utløpsalbuen for misfarging som indikerer avsetning av kromforbindelser hver 100. Når testen er ferdig, avkjøles ovnen til romtemperatur før du slår av luftstrømmen og henter getterprøven.

Samle vannet fra kromfangstenheten da, suge kvartsrøret, glassalbuen, kondensatoren og vaskeflasker med 20% av vekt salpetersyre for å trekke ut avsponerte krom og samle skyllene. Bløtlegg glasset i 20 % salpetersyre i 12 timer for å trekke ut ekstra avseponert krom og samle skyllingen. Hvis noen glass er fortsatt misfarget, suge den i alkalisk kalium permanganat i 12 timer ved 80 grader Celsius.

Deretter samler og blander kromekstrakt fra alle komponentene for å analysere krominnholdet med ICPMS. Skjær deretter getterprøven i to med en kniv og belegg de eksponerte overflatene med gull. Coat krom getter prøven med gull og vurdere elementfordelingen med energi dispergering x-ray spektroskopi.

Utfør en annen EDS-analyse og plott mengden krom med hensyn til avstanden fra kromkilden. For å begynne SOFC fabrikasjon, silketrykk lanthanum strontium manganat lim på overflaten av tre yttria-stabiliserte zirkonia elektroder og sentrere samlingene. Deretter fester du en platinaelektrode til hver YSZ-disk som anoden ved hjelp av platinablekk.

Fest platina gasbind til både anoden og katoden og fest korte platinaledninger til katoden, anoden og YSZ-disken. Plasser SOFC er i en ovn, rampe dem til 850 grader Celsius på tre grader per minutt og kurere dem i luft i to timer. Deretter kobler du sølv ledende ledninger til en herdet SOFC og monterer den i konstant varmesone av en sylinder rørovn.

Forsegle SOFC i ovnen med keramisk pasta og koble elektrodene til en potensiostat. Følg standardprosedyrene for å konfigurere eksperimentet. Pass på at disse er god sylindercelle og at alle tre elektrodene er riktig koblet til potensiostat.

Deretter rampe ovnen til 850 grader Celsius på fem grader per minutt. Mens ovnen varmes opp, kan du konfigurere potensiostatene for å registrere cellestrømmen hvert minutt med en 0,5 volts bias mellom katoden og referanseelektroden. Sett potensiostatene til å utføre elektrokjemisk impedansspektroskopi mellom katoden og referanseelektroden hver time.

Når ovnen når testtemperaturen, strømmer fuktet luft mot katoden på 300 SCCM og tørr luft mot anoden ved 150 SCCM. Start målingene og la testen kjøre i 100 timer. Etter testen, avkjøl ovnen til romtemperatur og hent cellen for karakterisering.

For neste test, legg to gram krorompellets i et perforert aluminarør i den konstante varmesonen. Fest en ny SOFC over kromkilden og gjenta testsluttmålingene på nøyaktig samme måte. For den tredje testen, last to gram kromat pellets inn i røret og monter en krom getter over kromkilden.

Fiks en ny SOFC over getteren og utfør testsluttmålingene under samme forhold. I transpirasjonstesten indikerte kromprofilen at det meste av kromet var fanget i de første fire millimeterne av getteren. Analyse av krom getter materiale avsekomt på en alumina fiber substrat viste store krom og strontium rike partikler nær dampinntaket.

Elementære kart over fiberkrysssnitt bekreftet at krom og strontium skjedde på overflaten av fiberen. Elektrokjemiske tester av LSM-YSZ SOFC er i nærvær og fravær av krom viste at kromdamp raskt forgiftet cellen. Dette ble tilskrevet kromoksidavleiringer på LSM-YSZ-grensesnittet, noe som hindrer oksygenreduksjonsreaksjonen på det grensesnittet.

Plassering av en SNO-kromsnister mellom kromkilden og SOFC resulterte i SOFC-ytelse som kan sammenlignes med ytelsen i fravær av krom. Denne ytelsen ble opprettholdt over et bredt spekter av kromdampstrømningshastigheter. Fabrikasjonsprotokollen gir en stabil effektiv getter for luftbårne kromurenheter.

Ved hjelp av forskjellige kjemikalier kan vi utvikle gettere for å fange opp andre gassforurensninger som bor og silisiumdamp. Overføringsprotokollen måler fordampningen av krom som inneholder legeringsmaterialer og validerer ytelsen til gettere som fanger heksaamminchromiumdamp i luft under typiske SOFC-driftsforhold. Den elektrokjemiske valideringsprotokollen viser getter effektivitet ved nominelle SOFC-driftsforhold.

Siden informasjonen er avgjørende for å skalere opp getter og SOFC-teknologier for industrien og deres kommersielle bruksområder. Denne metoden bruker små mengder kjemikalier og årsaker som kan håndteres og håndteres i henhold til eksisterende laboratoriehelse- og sikkerhetspolicyer.

X

Simple Hit Counter