Thermal gravimetric analysis (TGA) under air condition was carried out on CB, WCG, and cWCG. As shown in Fig. 4a, the onset of CB oxidation into either carbon dioxide (CO2) or carbon monoxide (CO) occurred at around 550 °C. On the other hand, WCG was readily oxidized at a considerable lower temperature, with the gap between WCG and cWCG at 300–400 °C representing difference in degree of volatilization. While the XRD patterns of cWCG and CB are similar (Fig. 5), the oxidation initiation temperature of cWCG (350 °C) was notably lower than CB (550 °C). The heteroatoms and hydrogen contained in WCG and cWCG, which are low in concentration in CB, could lead to gasification reactions that form additional oxidizable fuels. By heteroatoms, we refer to elements and components aside from carbon and ash. As shown in the generalized pyrolysis reaction below, the heteroatoms are crucial in explaining the behavior of WCG and cWCG during carbon fuel cell operation [39].
equation(1)
CxHyOz(s)=H2(g)+CH4(g)+C2H4(g)+CO(g)+CO2(g)+C(s)CxHyOz(s)=H2(g)+CH4(g)+C2H4(g)+CO(g)+CO2(g)+C(s)
In the same manner, the TGA under inert gas condition supports the observations above (Fig. 4b). Without any oxidants, CB was stable, as shown by the absence of any mass loss up to 800 °C. This is consistent with the high stability of the almost heteroatom-free CB in inert gas. In the region between 400 °C and 700 °C, both cWCG and CB have parallel mass loss curves, with slightly decreasing mass as the temperature was increased. Table 2 displays the difference in the elemental composition between CB, WCG, and cWCG at various carbonization times. After only 7 min of carbonization, the hydrogen content of WCG dropped from 7.25 wt.% to 1.04 wt.%, which could lead to formation of water and small organic molecules. Consequently, water could initiate the gasification (e.g. water-gas shift reaction) [39] and [40] that improves the oxidation kinetics and lowers the cell polarization. As observed in Table 2, sulfur seemed to be volatilized first, and then followed by the other elements. Then, Ni-YSZ anode could deteriorate with sulfur, which can be utilized as a possible fuel in liquid tin anode solid oxide fuel cell system [41]. Thus, this system could be considered in biomass fuel cells in order to prevent the sulfur poisoning to anode surface and to enhance cell performance. In addition, carbon, hydrogen and oxygen are all involved in the gasification reactions, as shown in the change in their concentrations, consistent with the reaction in eqn. (1).
Unlike CB, both WCG and cWCG were gasified due to the presence of the intrinsic heteroatoms and its high hydrogen content. To better understand the reactions in the fuel cell, WCG was gasified under the same conditions, except that the gasification was carried out in the absence of O2− ion supply. The presence of O2− ion during gas production can further oxidize the gaseous products and thus hide the effect of the intrinsic heteroatoms and hydrogen. The exit gas distribution during gasification depends mainly on the reactor temperature. The gaseous stream is composed of H2, O2, CO, CO2 and various C1 to C3 hydrocarbons, as expected from the biomass pyrolysis reaction in eqn. (1). The yields of some of the pyrolysis products from WCG are plotted in Fig. 6. Hydrocarbon products were predominant at 750 °C, proving that the hydrogen content difference between WCG and cWCG played a crucial role in the pyrolytic reactions. Upon reaching 800 °C, the sample seemed to have been oxidized by the elemental oxygen within the sample. Furthermore, at higher temperatures, the CO/CO2 ratio increased and became well-matched with the thermodynamically computed CO–CO2 speciation (Fig. 7). Regardless of the reactor temperature, formation of oxidizable gases (e.g. CO and hydrocarbons) provided additional fuel in the electrochemical system. This is advantageous due to the higher accessibility of the gaseous reactants to the TPBs, leading to sustained electrochemical oxidation in the cell. This is reflected in the decrease in the anodic polarization and lowering of the cell resistance in Fig. 2.
ต้องการวิเคราะห์ความร้อน (TGA) ภายใต้สภาพอากาศถูกดำเนิน บน CB, WCG, cWCG ตามที่แสดงใน Fig. 4a ของ CB ออกซิเดชันเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) หรือคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) เกิดขึ้นที่ประมาณ 550 องศาเซลเซียส บนมืออื่น ๆ WCG พร้อมออกซิไดซ์ที่อุณหภูมิต่ำมาก มีช่องว่างระหว่าง WCG และ cWCG ที่ 300 – 400 ° C แทนความแตกต่างของระดับของ volatilization ในขณะที่ XRD รูปแบบ cWCG และ CB เหมือนกัน (Fig. 5), อุณหภูมิเริ่มต้นออกซิเดชันของ cWCG (350 ° C) มียวดกว่า CB (550 ° C) Heteroatoms และไฮโดรเจนที่มีอยู่ใน WCG และ cWCG ซึ่งมีความเข้มข้นใน CB ต่ำ อาจทำให้ปฏิกิริยาการแปรสภาพเป็นแก๊สที่เป็นเชื้อเพิ่มเติม oxidizable โดย heteroatoms เราอ้างอิงถึงองค์ประกอบและส่วนประกอบนอกเหนือจากคาร์บอนและเถ้า ดังแสดงในปฏิกิริยาไพโรไลซิเมจแบบทั่วไปด้านล่าง heteroatoms มีความสำคัญในการอธิบายพฤติกรรมของ WCG และ cWCG ในระหว่างการดำเนินการของเซลล์เชื้อเพลิงคาร์บอน [39]equation(1)CxHyOz(s) = H2 (g) + CH4 (g) + C2H4 (g) + CO (g) + CO2 (g) + C(s) CxHyOz(s) = H2 (g) + CH4 (g) + C2H4 (g) + CO (g) + CO2 (g) + C(s)ในลักษณะเดียวกัน TGA ภายใต้ก๊าซเฉื่อยเงื่อนไขสนับสนุนข้อสังเกตข้างต้น (Fig. 4b) ไม่ มีอนุมูลอิสระใด ๆ CB มีเสถียรภาพ แสดง โดยขาดสูญเสียใด ๆ รวมถึง 800 องศาเซลเซียส สอดคล้องกับความมั่นคงสูงของ CB เกือบ heteroatom ฟรีในก๊าซเฉื่อยอยู่ ในภูมิภาคระหว่าง 700 ° C 400 ° C, cWCG และ CB ได้สูญเสียมวลชนขนานโค้ง มีการลดมวลเล็กน้อยอุณหภูมิเพิ่มขึ้น ตารางที่ 2 แสดงความแตกต่างในองค์ประกอบธาตุ ระหว่าง CB, WCG, cWCG carbonization ครั้งต่าง ๆ หลังเพียง 7 นาทีของ carbonization เนื้อหาไฮโดรเจนของ WCG หลุดจาก 7.25 wt.% เพื่อ wt.% 1.04 ซึ่งอาจนำไปสู่การก่อตัวของน้ำและโมเลกุลอินทรีย์ขนาดเล็ก ดังนั้น น้ำสามารถเริ่มต้นการแปรสภาพเป็นแก๊ส (เช่นน้ำแก๊สกะปฏิกิริยา) [39] [40] และที่จลนพลศาสตร์ออกซิเดชัน และการโพลาไรซ์เซลล์ออกได้ สังเกตในตารางที่ 2 กำมะถันประจักษ์ volatilized แรก และตามองค์ประกอบอื่น ๆ แล้ว แอโนด Ni YSZ อาจเสื่อม มีกำมะถัน ซึ่งสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงได้ในระบบเซลล์เชื้อเพลิงออกไซด์ของแข็งแอโนดดีบุกเหลว [41] ดังนั้น ระบบนี้อาจจะพิจารณาในชีวมวลเซลล์เชื้อเพลิง เพื่อป้องกันกำมะถันที่เป็นพิษให้ผิวแอโนด และ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของเซลล์ นอกจากนี้ คาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจนทั้งหมดเกี่ยวข้องในปฏิกิริยาการแปรสภาพเป็นแก๊ส ดังที่แสดงในการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้น สอดคล้องกับปฏิกิริยาใน eqn (1)ต่างจาก CB, WCG และ cWCG ถูก gasified เนื่องจาก intrinsic heteroatoms และเนื้อหาของไฮโดรเจนสูง การเข้าใจปฏิกิริยาในเซลล์เชื้อเพลิง WCG ที่ gasified ภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน แต่การแปรสภาพเป็นแก๊สที่ถูกดำเนินการในการขาดงานของ O2− ไอออน ของไอออน O2− ในระหว่างการผลิตก๊าซสามารถต่อ ออกผลิตภัณฑ์เป็นต้น และจึง ซ่อนผล intrinsic heteroatoms และไฮโดรเจน การกระจายก๊าซออกระหว่างการแปรสภาพเป็นแก๊สในอุณหภูมิเครื่องปฏิกรณ์ส่วนใหญ่นั้น กระแสข้อมูลเป็นต้นจะประกอบด้วย H2, O2, CO, CO2 และต่าง ๆ C1 ถึง C3 ไฮโดรคาร์บอน ตามที่คาดไว้จากปฏิกิริยาไพโรไลซิชีวมวลใน eqn (1) อัตราผลตอบแทนของผลิตภัณฑ์ชีวภาพจาก WCG ถูกลงจุดใน Fig. 6 ผลิตภัณฑ์ไฮโดรคาร์บอนถูกกันที่ 750 ° C พิสูจน์ว่า ความแตกต่างของเนื้อหาไฮโดรเจนระหว่าง WCG cWCG เล่นบทบาทสำคัญในปฏิกิริยา pyrolytic เมื่อถึง 800 ° C ตัวอย่างดูเหมือนจะถูกออกซิไดซ์ ด้วยออกซิเจนธาตุภายในตัวอย่าง นอกจากนี้ ที่อุณหภูมิสูง อัตราส่วน CO/CO2 เพิ่มขึ้น และกลายเป็นกันกับการคำนวณ thermodynamically CO – CO2 เกิดสปีชีส์ใหม่ (Fig. 7) โดยอุณหภูมิเครื่องปฏิกรณ์ ก่อตัวของก๊าซ oxidizable (เช่น CO และไฮโดรคาร์บอน) ให้น้ำมันเชื้อเพลิงเพิ่มเติมในระบบไฟฟ้า นี้เป็นข้อได้เปรียบเนื่องจากความสูงของ reactants เป็นต้นกับ TPBs นำไปสู่ออกซิเดชัน sustained ไฟฟ้าในเซลล์ นี้จะแสดงในการลดลงของโพลาไรซ์ anodic และการลดลงของความต้านทานต่อเซลล์ใน Fig. 2
การแปล กรุณารอสักครู่..

การวิเคราะห์ความร้อนด้วย ( TGA ) ภายใต้แอร์ถูกดำเนินการใน CB , WCG และ cwcg . ดังแสดงในรูปที่ 4 , การโจมตีของ CB ออกซิเดชันในคาร์บอนไดออกไซด์ ( CO2 ) หรือคาร์บอนมอนอกไซด์ ( CO ) เกิดขึ้นที่ประมาณ 550 องศา บนมืออื่น ๆ , WCG พร้อมสลายตัวที่อุณหภูมิต่ำมาก ,กับช่องว่างระหว่าง WCG cwcg 300 – 400 เมตร และ ซี ที่เป็นตัวแทนของความแตกต่างในระดับของการระเหย . ในขณะที่รูปแบบของ cwcg XRD และ CB กัน ( รูปที่ 5 ) , อุณหภูมิของปฏิกิริยาการ cwcg ( 350 องศา C ) คือยวดกว่า CB ( 550 องศา C ) การ heteroatoms และไฮโดรเจนที่มีอยู่ใน WCG แล้ว cwcg ซึ่งอยู่ในระดับความเข้มข้นใน CB ,จะทำให้เกิดก๊าซปฏิกิริยาแบบเชื้อเพลิง oxidizable เพิ่มเติม โดย heteroatoms เราอ้างถึงองค์ประกอบและส่วนประกอบนอกเหนือจาก คาร์บอน และขี้เถ้า ตามที่แสดงในกราฟค่าปฏิกิริยาด้านล่าง , heteroatoms สําคัญในการอธิบายพฤติกรรมของ WCG cwcg และในระหว่างการดำเนินงานเซลล์เชื้อเพลิงคาร์บอน [ 39 ] .
( 1 ) สมการcxhyoz ( s ) = H2 ( g ) ร่าง c2h4 ( กรัม ) ( กรัม ) ( กรัม ) CO CO2 ( g ) C ( s ) cxhyoz ( s ) = H2 ( g ) ร่าง c2h4 ( กรัม ) ( กรัม ) ( กรัม ) CO CO2 ( g ) C ( s )
ในลักษณะเดียวกัน , TGA ในสภาวะก๊าซสนับสนุนข้อสังเกตข้างต้น ( ภาพ 4B ) ปราศจากสารอนุมูลอิสระ , CB มีเสถียรภาพ ดังจะเห็นได้จากการขาดการสูญเสียมวลใด ๆได้ถึง 800 องศา ซึ่งสอดคล้องกับระดับความมั่นคงของเกือบ heteroatom ฟรี CB ในก๊าซเฉื่อย .ในภูมิภาคระหว่าง 400 ° C และ 700 องศา C ทั้ง cwcg และ CB มีการสูญเสียมวลโค้งขนานกับมวลเพิ่มขึ้นเล็กน้อย เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ตารางที่ 2 แสดงความแตกต่างของธาตุองค์ประกอบระหว่าง CB , WCG และ cwcg ครั้งคาร์บอนต่างๆ หลังจากเพียง 7 นาที คาร์บอน , ไฮโดรเจนเนื้อหา WCG ลดลงจาก 7.25 % โดยน้ำหนักต่อน้ำหนัก 1.04 %ซึ่งอาจนำไปสู่การเกิดของน้ำและโมเลกุลอินทรีย์เล็ก ดังนั้น น้ำจะเริ่มเปลี่ยนจากปฏิกิริยาเช่นน้ำแก๊ส ) [ 39 ] [ 40 ] ที่ช่วยเพิ่มออกซิเจนและลดเซลล์แบบโพลาไรเซชัน . เท่าที่สังเกตใน 2 โต๊ะ ซัลเฟอร์ ดูเหมือนจะ volatilized ก่อน แล้วตามด้วยองค์ประกอบอื่น ๆ งั้น ผม ซึ่งอาจเสื่อมสภาพ มีขั้วบวกซัลเฟอร์ซึ่งสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงเหลวที่เป็นไปได้ในกระป๋องโดยระบบเซลล์เชื้อเพลิงชนิดออกไซด์แข็ง [ 41 ] ดังนั้นระบบนี้จะถือว่าเป็นเชื้อเพลิงชีวมวลเซลล์ เพื่อป้องกันพิษจากซัลเฟอร์พื้นผิวขั้วแอโนดและเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของเซลล์ นอกเหนือจาก คาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน ที่มีส่วนเกี่ยวข้องในกระบวนการปฏิกิริยาดังแสดงในการเปลี่ยนความเข้มข้นของพวกเขาสอดคล้องกับปฏิกิริยาใน eqn . ( 1 )
ไม่เหมือน CB ทั้ง WCG cwcg ) และ gasified เนื่องจากการแสดงตนของ heteroatoms ที่แท้จริงและเนื้อหาไฮโดรเจนสูงของ เพื่อให้เข้าใจถึงปฏิกิริยาในเซลล์เชื้อเพลิง คือ , gasified WCG ภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน ยกเว้นว่า เบื้องต้นได้ดำเนินการในการขาดงานของ O2 −ไอออนซัพพลายการปรากฏตัวของ O2 −ไอออนในระหว่างการผลิตก๊าซเพิ่มเติมสามารถออกซิไดซ์ผลิตภัณฑ์ก๊าซจึงซ่อนผลกระทบของ heteroatoms ภายในและไฮโดรเจน ออกจากก๊าซกระจายในก๊าซขึ้นอยู่กับเครื่องปฏิกรณ์อุณหภูมิ กระแสก๊าซประกอบด้วย H2 , O2 , CO , CO2 และ C1 C3 สารไฮโดรคาร์บอนต่าง ๆให้เป็นไปตามคาดจากไพโรไลซิสชีวมวลในปฏิกิริยา eqn . ( 1 )ผลผลิตของบางส่วนของผลิตภัณฑ์ที่ผลิตจาก WCG เป็นพล็อตในรูปที่ 6 ผลิตภัณฑ์ไฮโดรคาร์บอนเป็นโดดที่ 750 ° C , พิสูจน์ให้เห็นว่าปริมาณไฮโดรเจนและความแตกต่างระหว่าง WCG cwcg เล่นบทบาทสำคัญในปฏิกิริยาไพโรไลติก . เมื่อถึง 800 ° C ตัวอย่างดูเหมือนจะได้รับออกซิไดซ์ด้วยออกซิเจนธาตุภายในตัวอย่าง นอกจากนี้ ที่อุณหภูมิสูงกว่าอัตราส่วน CO / CO2 เพิ่มขึ้น และก็สมกับ thermodynamically คำนวณ Co –ชนิด CO2 ( รูปที่ 7 ) ไม่ว่าเครื่องปฏิกรณ์อุณหภูมิ , การก่อตัวของก๊าซ oxidizable ( เช่น บริษัท บริการเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอน ) เพิ่มเติมในระบบไฟฟ้าเคมี นี้จะได้ประโยชน์จากการเข้าถึงสูงของก๊าซกับ TPBS ตั้งต้น ,นำหลักไฟฟ้าออกซิเดชันในเซลล์ นี้จะมีผลในการลดระดับและลดการต่อต้านเซลล์ในรูปที่ 2
การแปล กรุณารอสักครู่..
