Preparation of Carbon-tolerant Solid Oxide Fuel Cell Anodes for Direct Utilization of CH4 using Microwave Irradiation
Notice bibliographique
Résumé
Solid oxide fuel cells (SOFC) are highly efficient electrochemical devices that directly convert the chemical energy of a fuel into electricity. The conventional Ni/YSZ anode of SOFC accumulates carbon when operated in CH4. The accumulated carbon at the anode degrades cell performance and eventually damages the anode microstructure. In this thesis, the effect of experimental parameters on carbon accumulation was identified and subsequently carbon-tolerance enhancing materials such as Cu and BaO were added to the Ni/YSZ anodes by microwave irradiation. First, the effect of experimental parameters such as the quality of sealing, current, humidity of the fuel, and the current collector configuration on carbon accumulation was studied. The salient results showed that variations in any of these experimental parameters could significantly increase or decrease the amount of carbon accumulation on the Ni/YSZ anodes. Thus, it is emphasised that for the purpose of comparing different anode materials, cells should be tested under similar, if not identical, experimental conditions. After perfecting the standard procedures for fabrication and testing of SOFC button cells, the microwave irradiation technique was used to deposit Cu nanoparticles on the Ni/YSZ anode of an electrolyte-supported SOFC. The advantage of using the microwave irradiation method is the reduced time required for anode preparation. The irradiation times are on the order of seconds in comparison to impregnation that usually requires multiple steps and hours if not days for the preparation of similar anodes. However, Cu is not thermally stable at the SOFC testing temperature of 1073 K. This preliminary study with Cu paves the way for using the microwave technique to incorporate BaO, which helps adsorb H2O and gasify carbon deposits from the Ni surface. With the conventional technique (impregnation), BaO is distributed both on the Ni and YSZ grains. The BaO is stable on Ni but diffuses into YSZ causing a volume expansion of YSZ, which is problematic for the long term performance. The microwave technique was developed to selectively deposit BaO on Ni and these cells perform as well electrochemically as conventional Ni/YSZ anodes in CH4 and accumulate less carbon when operated in CH4 at 1073 K.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».