Abstrakt
The H2S-tolerance of SrFe0.75Mo0.25O3-δ (SFM) electrodes has been investigated in symmetric proton ceramic fuel cells (PCFC) with BaZr0.8Ce0.1Y0.1O3-δ (BZCY81) electrolyte. The ionic conductivity of the electrolyte under wet reducing conditions was found to be insignificantly affected in the presence of up to 5000 ppm H2S. The fuel cell exhibited an OCV of about 0.9 V at 700 °C, which dropped to about 0.6 V and 0.4 V upon exposure to 500 and 5000 ppm H2S, respectively, on the fuel side. Post characterization of the fuel cell revealed significant degradation of the anode in terms of microstructure and chemical composition due to formation of sulfides such as SrS, MoS2 and Fe3S4. Nevertheless, the fuel cell was still functional due to the sufficient electronic conductivity of some of these sulfides.
Cytowania
-
1 3
CrossRef
-
0
Web of Science
-
1 4
Scopus
Autorzy (4)
Cytuj jako
Pełna treść
- Wersja publikacji
- Accepted albo Published Version
- Licencja
- otwiera się w nowej karcie
Słowa kluczowe
Informacje szczegółowe
- Kategoria:
- Publikacja w czasopiśmie
- Typ:
- artykuł w czasopiśmie wyróżnionym w JCR
- Opublikowano w:
-
JOURNAL OF THE EUROPEAN CERAMIC SOCIETY
nr 38,
strony 163 - 171,
ISSN: 0955-2219 - Język:
- angielski
- Rok wydania:
- 2017
- Opis bibliograficzny:
- Wachowski S., Li Z., Polfus J., Norby T.: Performance and Stability in H2S of SrFe0.75Mo0.25O3-δ as Electrode in Proton Ceramic Fuel Cells// JOURNAL OF THE EUROPEAN CERAMIC SOCIETY. -Vol. 38, nr. 1 (2017), s.163-171
- DOI:
- Cyfrowy identyfikator dokumentu elektronicznego (otwiera się w nowej karcie) 10.1016/j.jeurceramsoc.2017.08.020
- Bibliografia: test
-
- K.D. Kreuer, Fuel Cells: Selected Entries from the Encyclopedia of Sustainability Science and Technology, 2012. doi:10.1016/B978-044452745-5.00290-2. otwiera się w nowej karcie
- M. Ball, M. Wietschel, The future of hydrogen -opportunities and challenges☆, Int. J. Hydrogen Energy. 34 (2009) 615-627. doi:10.1016/j.ijhydene.2008.11.014. otwiera się w nowej karcie
- J. Molenda, J. Kupecki, R. Baron, M. Blesznowski, G. Brus, T. Brylewski, M. Bucko, 18 otwiera się w nowej karcie
- J. Chmielowiec, K. Cwieka, M. Gazda, A. Gil, P. Jasinski, Z. Jaworski, J. Karczewski, M. Kawalec, R. Kluczowski, M. Krauz, F. Krok, B. Lukasik, M. Malys, A. Mazur, A. Mielewczyk-Gryn, J. Milewski, S. Molin, G. Mordarski, M. Mosialek, K. Motylinski, E.N. Naumovich, P. Nowak, G. Pasciak, P. Pianko-Oprych, D. Pomykalska, M. Rekas, A. Sciazko, K. Swierczek, J. Szmyd, S. Wachowski, T. Wejrzanowski, W. Wrobel, K.
- Zagorski, W. Zajac, A. Zurawska, Status report on high temperature fuel cells in Poland -Recent advances and achievements, Int. J. Hydrogen Energy. (2017). doi:10.1016/j.ijhydene.2016.12.087. otwiera się w nowej karcie
- Y. Shiratori, T. Ijichi, T. Oshima, K. Sasaki, Internal reforming SOFC running on biogas, Int. J. Hydrogen Energy. 35 (2010) 7905-7912. doi:10.1016/j.ijhydene.2010.05.064. otwiera się w nowej karcie
- S. Rasi, A. Veijanen, J. Rintala, Trace compounds of biogas from different biogas production plants, Energy. 32 (2007) 1375-1380. doi:10.1016/j.energy.2006.10.018. otwiera się w nowej karcie
- N. Abatzoglou, S. Boivin, A review of biogas purification processes, Biofuels, Bioprod. Biorefining. 3 (2009) 42-71. doi:10.1002/bbb.117. otwiera się w nowej karcie
- A.M. Montebello, M. Fernández, F. Almenglo, M. Ramírez, D. Cantero, M. Baeza, D. Gabriel, Simultaneous methylmercaptan and hydrogen sulfide removal in the desulfurization of biogas in aerobic and anoxic biotrickling filters, Chem. Eng. J. 200- 202 (2012) 237-246. doi:10.1016/j.cej.2012.06.043. otwiera się w nowej karcie
- R.A. Pandey, S. Malhotra, Desulfurization of Gaseous Fuels with Recovery of Elemental Sulfur: An Overview, Crit. Rev. Environ. Sci. Technol. 29 (1999) 229-268. doi:10.1080/10643389991259236. otwiera się w nowej karcie
- WHO World Health Organization, WHO Regional Publications, European Series; No. 91: Air quality guidelines for Europe, 2000. doi:10.1007/BF02986808. otwiera się w nowej karcie
- M. Arnold, Reduction and monitoring of biogas trace compounds, Espoo, 2009. http://www.vtt.fi/inf/pdf/tiedotteet/2009/T2496.pdf. otwiera się w nowej karcie
- J.P. Trembly, A.I. Marquez, T.R. Ohrn, D.J. Bayless, Effects of coal syngas and H2S on the performance of solid oxide fuel cells: Single-cell tests, J. Power Sources. 158 (2006) 263-273. doi:10.1016/j.jpowsour.2005.09.055. otwiera się w nowej karcie
- S. Zha, Z. Cheng, M. Liu, Sulfur Poisoning and Regeneration of Ni-Based Anodes in Solid Oxide Fuel Cells, J. Electrochem. Soc. 154 (2007) B201. doi:10.1149/1.2404779. 19 otwiera się w nowej karcie
- Y. Matsuzaki, The poisoning effect of sulfur-containing impurity gas on a SOFC anode: Part I. Dependence on temperature, time, and impurity concentration, Solid State Ionics. 132 (2000) 261-269. doi:10.1016/S0167-2738(00)00653-6. otwiera się w nowej karcie
- Z. Cheng, M. Liu, Characterization of sulfur poisoning of Ni-YSZ anodes for solid oxide fuel cells using in situ Raman microspectroscopy, Solid State Ionics. 178 (2007) 925-935. doi:10.1016/j.ssi.2007.04.004. otwiera się w nowej karcie
- S. Hernández, L. Solarino, G. Orsello, N. Russo, D. Fino, G. Saracco, V. Specchia, Desulfurization processes for fuel cells systems, Int. J. Hydrogen Energy. 33 (2008) 3209-3214. doi:10.1016/j.ijhydene.2008.01.047. otwiera się w nowej karcie
- D. Mescia, S.P. Hernández, A. Conoci, N. Russo, MSW landfill biogas desulfurization, Int. J. Hydrogen Energy. 36 (2011) 7884-7890. doi:10.1016/j.ijhydene.2011.01.057. otwiera się w nowej karcie
- L. Barelli, G. Bidini, F. Gallorini, S. Servili, Hydrogen production through sorption- enhanced steam methane reforming and membrane technology: A review, Energy. 33 (2008) 554-570. doi:10.1016/j.energy.2007.10.018. otwiera się w nowej karcie
- M. Komiyama, T. Misonou, S. Takeuchi, K. Umetsu, J. Takahashi, Biogas as a reproducible energy source: Its steam reforming for electricity generation and for farm machine fuel, Int. Congr. Ser. 1293 (2006) 234-237. doi:10.1016/j.ics.2006.03.008. otwiera się w nowej karcie
- J. Van herle, F. Maréchal, S. Leuenberger, Y. Membrez, O. Bucheli, D. Favrat, Process flow model of solid oxide fuel cell system supplied with sewage biogas, J. Power Sources. 131 (2004) 127-141. doi:10.1016/j.jpowsour.2004.01.013. otwiera się w nowej karcie
- S. Wang, G.Q. Lu, G.J. Millar, Carbon Dioxide Reforming of Methane To Produce Synthesis Gas over Metal-Supported Catalysts: State of the Art, Energy & Fuels. 10 (1996) 896-904. doi:10.1021/ef950227t. otwiera się w nowej karcie
- J. Xuan, M.K.H. Leung, D.Y.C. Leung, M. Ni, A review of biomass-derived fuel processors for fuel cell systems, Renew. Sustain. Energy Rev. 13 (2009) 1301-1313. doi:10.1016/j.rser.2008.09.027. otwiera się w nowej karcie
- J. Van herle, Y. Membrez, O. Bucheli, Biogas as a fuel source for SOFC co-generators, J. Power Sources. 127 (2004) 300-312. doi:10.1016/j.jpowsour.2003.09.027. otwiera się w nowej karcie
- W.F. Giauque, E.W. Hornung, J.E. Kunzler, T.R. Rubin, The Thermodynamic Properties of Aqueous Sulfuric Acid Solutions and Hydrates from 15 to 300°K., J. Am. 20 otwiera się w nowej karcie
- Chem. Soc. 82 (1960) 62-70. doi:10.1021/ja01486a014. otwiera się w nowej karcie
- T.R. Rubin, W.F. Giauque, The Heat Capacities and Entropies of Sulfuric Acid and Its Mono-and Dihydrates from 15 to 300°K., J. Am. Chem. Soc. 74 (1952) 800-804. doi:10.1021/ja01123a063. otwiera się w nowej karcie
- G.E. Walrafen, D.M. Dodd, Infra-red absorption spectra of concentrated aqueous solutions of sulphuric acid. Part 2.-H 2 SO 4 and HSO-4 vibrational fundamentals and estimates of (F°298·15-H°0)/T and S°298·15 for H 2 SO 4 gas, Trans. Faraday Soc. 57 (1961) 1286-1296. doi:10.1039/TF9615701286. otwiera się w nowej karcie
- J.R. Eckman, F.D. Rossini, The heat of formation of sulphur dioxide, Bur. Stand. J. Res. 3 (1929) 597-618. otwiera się w nowej karcie
- C. Duan, J. Tong, M. Shang, S. Nikodemski, M. Sanders, S. Ricote, A. Almansoori, R. OHayre, Readily processed protonic ceramic fuel cells with high performance at low temperatures, Science (80-. ). 349 (2015) 1321-1326. doi:10.1126/science.aab3987. otwiera się w nowej karcie
- J.M. Polfus, T. Norby, R. Bredesen, Protons in Oxysulfides, Oxysulfates, and Sulfides: A First-Principles Study of La 2 O 2 S, La 2 O 2 SO 4 , SrZrS 3 , and BaZrS 3, J. Phys. Chem. C. 119 (2015) 23875-23882. doi:10.1021/acs.jpcc.5b08278. otwiera się w nowej karcie
- A.A. Markov, O.A. Savinskaya, M.V. Patrakeev, A.P. Nemudry, I.A. Leonidov, Y.T. otwiera się w nowej karcie
- Pavlyukhin, A.V. Ishchenko, V.L. Kozhevnikov, Structural features, nonstoichiometry and high-temperature transport in SrFe1−xMoxO3−δ, J. Solid State Chem. 182 (2009) 799-806. doi:10.1016/j.jssc.2008.12.026. otwiera się w nowej karcie
- A.A. Markov, I.A. Leonidov, M.V. Patrakeev, V.L. Kozhevnikov, O.A. Savinskaya, U.V. Ancharova, A.P. Nemudry, Structural stability and electrical transport in SrFe1−xMoxO3−δ, Solid State Ionics. 179 (2008) 1050-1053. doi:10.1016/j.ssi.2008.01.026. otwiera się w nowej karcie
- A.J. Fernández-Ropero, J.M. Porras-Vázquez, A. Cabeza, P.R. Slater, D. Marrero- López, E.R. Losilla, High valence transition metal doped strontium ferrites for electrode materials in symmetrical SOFCs, J. Power Sources. 249 (2014) 405-413. doi:10.1016/j.jpowsour.2013.10.118. otwiera się w nowej karcie
- O.V. Merkulov, E.N. Naumovich, M.V. Patrakeev, A.A. Markov, H.J.M. otwiera się w nowej karcie
- Bouwmeester, I.A. Leonidov, V.L. Kozhevnikov, Oxygen nonstoichiometry and defect chemistry of perovskite-structured SrFe1−xMoxO3−δ solid solutions, Solid State 21
- Ionics. 292 (2016) 116-121. doi:10.1016/j.ssi.2016.05.009. otwiera się w nowej karcie
- K. Zheng, K. Świerczek, N.M. Carcases, T. Norby, Coking Study in Anode Materials for SOFCs: Physicochemical Properties and Behavior of Mo-Containing Perovskites in CO and CH4 Fuels, ECS Trans. 64 (2014) 103-116. doi:10.1149/06402.0103ecst. otwiera się w nowej karcie
- M. Patrakeev, I. Leonidov, V. Kozhevnikov, V. Kharton, Ion-electron transport in strontium ferrites: relationships with structural features and stability, Solid State Sci. 6 (2004) 907-913. doi:10.1016/j.solidstatesciences.2004.05.002. otwiera się w nowej karcie
- K. Zheng, K. Świerczek, J.M. Polfus, M.F. Sunding, M. Pishahang, T. Norby, Carbon Deposition and Sulfur Poisoning in SrFe0.75Mo0.25O3-and SrFe0.5Mn0.25Mo0.25O3-Electrode Materials for Symmetrical SOFCs, J. Electrochem. Soc. 162 (2015) F1078-F1087. doi:10.1149/2.0981509jes. otwiera się w nowej karcie
- Coorstek Inc., Manufacturer's datasheet: BZCY81 Ni-leeched pellet, 2015.
- J.M. Serra, W.A. Meulenberg, Thin-Film Proton BaZr 0.85 Y 0.15 O 3 Conducting Electrolytes: Toward an Intermediate-Temperature Solid Oxide Fuel Cell Alternative, J. Am. Ceram. Soc. 90 (2007) 2082-2089. doi:10.1111/j.1551-2916.2007.01677.x. otwiera się w nowej karcie
- Y. Zhao, D. Weidner, Thermal expansion of SrZrO3 and BaZrO3 perovskites, Phys. Chem. Miner. 18 (1991). doi:10.1007/BF00200187. otwiera się w nowej karcie
- S. Yamanaka, M. Fujikane, T. Hamaguchi, H. Muta, T. Oyama, T. Matsuda, S. otwiera się w nowej karcie
- Kobayashi, K. Kurosaki, Thermophysical properties of BaZrO3 and BaCeO3, J. Alloys Compd. 359 (2003) 109-113. doi:10.1016/S0925-8388(03)00214-7. otwiera się w nowej karcie
- B. Boukamp, A package for impedance/admittance data analysis, Solid State Ionics. 18-19 (1986) 136-140. doi:10.1016/0167-2738(86)90100-1. otwiera się w nowej karcie
- A. Magrasó, C. Kjølseth, R. Haugsrud, T. Norby, Influence of Pr substitution on defects, transport, and grain boundary properties of acceptor-doped BaZrO3, Int. J. Hydrogen Energy. 37 (2012) 7962-7969. doi:10.1016/j.ijhydene.2011.10.067. otwiera się w nowej karcie
- R. Sažinas, C. Bernuy-López, M.-A. Einarsrud, T. Grande, Effect of CO 2 Exposure on the Chemical Stability and Mechanical Properties of BaZrO 3 -Ceramics, J. Am. Ceram. Soc. 99 (2016) 3685-3695. doi:10.1111/jace.14395. otwiera się w nowej karcie
- A. Ubaldini, V. Buscaglia, C. Uliana, G. Costa, M. Ferretti, Kinetics and Mechanism of Formation of Barium Zirconate from Barium Carbonate and Zirconia Powders, J. Am. 22 otwiera się w nowej karcie
- Ceram. Soc. 86 (2003) 19-25. doi:10.1111/j.1151-2916.2003.tb03271.x. otwiera się w nowej karcie
- Y. Yamazaki, R. Hernandez-Sanchez, S.M. Haile, High Total Proton Conductivity in Large-Grained Yttrium-Doped Barium Zirconate, Chem. Mater. 21 (2009) 2755-2762. doi:10.1021/cm900208w. otwiera się w nowej karcie
- S. Ricote, N. Bonanos, H.J. Wang, R. Haugsrud, Conductivity, transport number measurements and hydration thermodynamics of BaCe0.2Zr0.7Y(0.1 -ξ)Ni ξO(3 -δ), Solid State Ionics. 185 (2011) 11-17. doi:10.1016/j.ssi.2010.12.012. otwiera się w nowej karcie
- M. Marrony, P. Berger, F. Mauvy, J.-C. Grenier, N. Sata, A. Magrasó, R. Haugsrud, P.R. Slater, G. Taillades, J. Roziere, J. Dailly, N. Fukatsu, P. Briois, H. Matsumoto, M. Stoukides, Proton-Conducting Ceramics. From Fundamentals to Applied Research, Pan Stanford Publishing, Singapore, 2016.
- M. Gong, X. Liu, J. Trembly, C. Johnson, Sulfur-tolerant anode materials for solid oxide fuel cell application, J. Power Sources. 168 (2007) 289-298. doi:10.1016/j.jpowsour.2007.03.026. otwiera się w nowej karcie
- S. Wang, M. Liu, J. Winnick, Stabilities and electrical conductivities of electrode materials for use in H2S-containing gases, J. Solid State Electrochem. 5 (2001) 188- 195. doi:10.1007/s100080000142. otwiera się w nowej karcie
- L. Aguilar, S. Zha, Z. Cheng, J. Winnick, M. Liu, A solid oxide fuel cell operating on hydrogen sulfide (H2S) and sulfur-containing fuels, J. Power Sources. 135 (2004) 17- 24. doi:10.1016/j.jpowsour.2004.03.061. otwiera się w nowej karcie
- S.M. Babiniec, S. Ricote, N.P. Sullivan, Characterization of ionic transport through BaCe0.2 Zr0.7Y0.1O3−δ membranes in galvanic and electrolytic operation, Int. J. Hydrogen Energy. 40 (2015) 9278-9286. doi:10.1016/j.ijhydene.2015.05.162. otwiera się w nowej karcie
- W.G. Coors, Protonic ceramic fuel cells for high-efficiency operation with methane, J. Power Sources. 118 (2003) 150-156. doi:10.1016/S0378-7753(03)00072-7. otwiera się w nowej karcie
- Weryfikacja:
- Politechnika Gdańska
wyświetlono 129 razy
Publikacje, które mogą cię zainteresować
SrCe0.9In0.1O3-δ-based reversible symmetrical Protonic Ceramic Cell
- W. Skubida,
- K. Zheng,
- A. Stępień
- + 2 autorów