Thermal gravimetric analysis (TGA)

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).

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

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)

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

การวิเคราะห์ความร้อน gravimetric (TGA) ภายใต้สภาพอากาศได้ดำเนินการใน CB, WCG และ cWCG ดังแสดงในรูป 4a เริ่มมีอาการของการเกิดออกซิเดชัน CB เข้าไปทั้งก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) หรือก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) ที่เกิดขึ้นในรอบ 550 องศาเซลเซียส ในขณะที่คนอื่น ๆ ได้รับการ WCG ออกซิไดซ์ได้อย่างง่ายดายมากที่อุณหภูมิต่ำกว่าที่มีช่องว่างระหว่างและ WCG cWCG ที่ 300-400 องศาเซลเซียสความแตกต่างที่เป็นตัวแทนในระดับของการระเหย ในขณะที่รูปแบบ XRD ของ cWCG และ CB ที่คล้ายกัน (รูปที่. 5) อุณหภูมิการเริ่มต้นการเกิดออกซิเดชันของ cWCG (350 ° C) เป็นที่สะดุดตาต่ำกว่า CB (550 ° C) heteroatoms และไฮโดรเจนที่มีอยู่ใน WCG และ cWCG ซึ่งอยู่ในระดับต่ำในความเข้มข้นในซีบีอาจนำไปสู่การเกิดปฏิกิริยาเป็นก๊าซที่เป็นเชื้อเพลิงออกซิไดซ์เพิ่มเติม โดย heteroatoms เราหมายถึงองค์ประกอบและส่วนประกอบนอกเหนือจากคาร์บอนและเถ้า ดังแสดงในปฏิกิริยาไพโรไลซิทั่วไปด้านล่าง heteroatoms มีความสำคัญในการอธิบายพฤติกรรมของ WCG และ cWCG ในระหว่างการดำเนินเซลล์เชื้อเพลิงคาร์บอน ลักษณะเดียวกัน TGA ภายใต้เงื่อนไขก๊าซเฉื่อยสนับสนุนการสังเกตด้านบน (รูป. 4b) โดยไม่ต้องอนุมูลอิสระใด ๆ CB มีเสถียรภาพดังที่แสดงโดยไม่มีการสูญเสียมวลของใด ๆ ได้ถึง 800 องศาเซลเซียส ซึ่งสอดคล้องกับความมั่นคงสูงของ CB เกือบ heteroatom ฟรีในก๊าซเฉื่อย ในภูมิภาคระหว่าง 400 ° C และ 700 ° C ทั้ง cWCG และ CB ขนานเส้นโค้งมีการสูญเสียมวลที่มีมวลลดลงเล็กน้อยเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ตารางที่ 2 แสดงความแตกต่างในองค์ประกอบธาตุระหว่าง CB ที่ WCG และ cWCG ในช่วงเวลาที่ถ่านต่างๆ หลังจากนั้นเพียง 7 นาทีถ่านเนื้อหาไฮโดรเจนของ WCG ลดลงจาก 7.25 น้ำหนัก. 1.04% มาอยู่ที่น้ำหนัก.% ซึ่งอาจนำไปสู่การก่อตัวของน้ำและโมเลกุลของสารอินทรีย์ขนาดเล็ก ดังนั้นน้ำจะเริ่มต้นการผลิตก๊าซ (เช่นการเปลี่ยนน้ำก๊าซปฏิกิริยา) [39] และ [40] ที่ช่วยเพิ่มจลนศาสตร์การเกิดออกซิเดชันและลดเซลล์โพลาไรซ์ ในฐานะที่เป็นข้อสังเกตในตารางที่ 2 กำมะถันดูเหมือนจะ volatilized แรกแล้วตามด้วยองค์ประกอบอื่น ๆ จากนั้น Ni-YSZ ขั้วบวกจะเสื่อมลงด้วยกำมะถันซึ่งสามารถนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงเป็นไปได้ในดีบุกออกไซด์ของแข็งของเหลวขั้วบวกมือถือระบบเชื้อเพลิง [41] ดังนั้นระบบนี้จะได้รับการพิจารณาในเซลล์เชื้อเพลิงชีวมวลเพื่อป้องกันการเป็นพิษกำมะถันกับพื้นผิวขั้วบวกและเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของเซลล์ นอกจากนี้คาร์บอนไฮโดรเจนและออกซิเจนทั้งหมดที่มีส่วนร่วมในการเกิดปฏิกิริยาก๊าซดังแสดงในการเปลี่ยนแปลงในระดับความเข้มข้นของพวกเขาสอดคล้องกับปฏิกิริยาสม (1)

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

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 )