Activation of H2 oxidation at sulphur-exposed Ni surfaces under low temperature SOFC conditions
Notice bibliographique
Résumé
Ni-YSZ (yttria-stabilized zirconia) cermets are known to be very good anodes in solid oxide fuel cells (SOFCs), which are typically operated at 700-1000 °C. However, they are expected to be increasingly degraded as the operating temperature is lowered in the presence of H2S (5-10 ppm) in the H2 fuel stream. However, at 500 to 600 °C, a temperature range rarely examined for sulphur poisoning, but of great interest for next generation SOFCs, we report that H2S-exposed Ni-YSZ anodes are catalytic towards the H2 oxidation reaction, rather than poisoned. By analogy with bulk Ni3S2/YSZ anodes, shown previously to enhance H2 oxidation kinetics, it is proposed that a thin layer of Ni sulphide, akin to Ni3S2, is forming, at least at the triple point boundary (TPB) region under our conditions. To explain why Ni3S2/YSZ is so active, it is shown from density functional theory (DFT) calculations that the O(2-) anions at the Ni3S2/YSZ TPB are more reactive towards hydrogen oxidation than is O(2-) at the Ni/YSZ TPB. This is accounted for primarily by structural transformations of Ni3S2 during H2 oxidation, rather than by the electronic properties of this interface. To understand why a thin layer of Ni3S2 could form when a single monolayer of sulphur on the Ni surface is the predicted surface phase under our conditions, it is possible that the reaction of H2 with O(2-), forming water, prevents sulphur from re-equilibrating to H2S. This may then promote Ni sulphide formation, at least in the TPB region.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| 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) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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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 tête enseignante, 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 ».