Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Performance Study on Cathode Microporous Layer Using Biomass Activated Carbon for Passive Direct Ethanol Fuel Cell

Ekdharmasuit Panuwat, Sapkitjakarn Jiratchaya, Sangwanangkool Phuritutphong, Bampenrat Akarasingh, Sukkathanyawat Hussanai

Journal of Ecological Engineering

|

2023

|

Vol. 24, nr 10

214--224

EN

In passive direct ethanol fuel cells (DEFCs), the micro-porous layer (MPL) is a vital component of the membrane electrode assembly (MEA), facilitating gas-liquid mass transport and improving electronic conductivity. The conducted study involved preparing various carbon materials for the cathode MPL, including Ketjen Black (KB), activated carbon (AC) from Durian shells, and a 15% weight mixture of AC and KB (AC15%). Characterization of the activated carbon was carried out using nitrogen adsorption-desorption isotherm analysis. Additionally, various electrochemical techniques, including cell polarization, electrochemical impedance spectroscopy (EIS), anode half-cell polarization, and anode EIS, were conducted to examine the effects of the cathode MPLs on cell performance. The results indicated that the cell with the conventional KB cathode MPL displayed the highest performance, whereas the AC15% and AC cathode MPLs showed relatively lower performances, respectively. The AC cathode MPL in the cell encountered challenges, such as decreased pore volume, increased micropores, and a hydrophobic electrode nature, leading to reduced gas transport resulting in poor cell performance. In contrast, the AC15% cathode MPL, which combined AC and KB in the electrode, achieved an appropriate micropore and mesopore balance. However, performance did not improve due to a heterogeneous contact surface between the cathode catalyst layer and the cathode MPL, resulting in higher ohmic resistance. Incorporating biomass-based materials into the electrode presents an interesting possibility due to the utilization of cheap and readily available precursors, as well as the ability to tailor morphology. Conducting a systematic study of durian shell activated carbons would reveal improved properties of the carbon material suitable for implementing in the MPL of passive DEFCs.

2

Klasyczne i nowoczesne spojrzenie badawcze na procesy hydratacji cementów glinowo-wapniowych

Madej Dominika, Kruk Andrzej

Cement Wapno Beton

|

2023

|

R. 28, nr 5

318--338

PL

Cementy glinowo-wapniowe [CAC] ze względu na ich unikalne właściwości stosowane są zazwyczaj w konstrukcjach odlewanych w miejscu instalacji oraz w aplikacjach wysokotemperaturowych. Klinkier cementowy CaAl2O4 [CA] oraz klinkier domieszkowany jonami Sm [CA:Sm], otrzymano metodą klasyczną i scharakteryzowano za pomocą proszkowej dyfrakcji rentgenowskiej [XRD], skaningowej mikroskopii elektronowej [SEM] wraz z spektroskopią rentgenowską z dyspersją energii [EDS] oraz spektroskopią luminescencyjną. Analiza dyfraktometryczna ujawniła obecność wyłącznie fazy CaAl2O4. Następnie, klasycznymi metodami badawczymi prześledzono postęp hydratacji obu cementów, w tym kalorymetrii izotermicznej, XRD, SEM oraz technikami najnowocześniejszymi: czasowo rozdzielczą elektrochemiczną spektroskopią impedancyjną [TR-EIS] oraz spektroskopii fotoluminescencyjnej [PS]. Badania TR-EIS przeprowadzono za pomocą Kamery Impedancyjnej w zakresie częstotliwości od 100 Hz do 1 MHz. Ewolucja uzyskanych widm impedancyjnych i widm luminescencyjnych z łatwością wskazała początek formowania nowej fazy stałej oraz kolejnych etapów hydratacji. Dynamikę procesu hydratacji skutecznie zobrazowano poprzez śledzenie zmian intensywności widma luminescencyjnego jonów Sm3+. Obie techniki są ze sobą komplementarne i spójne z klasycznymi metodami badawczymi stosowanymi w chemii cementu, zwłaszcza w badaniach m.in. hydratacji cementów portlandzkich i innych spoiw.

EN

Calcium aluminate cements [CACs] are typically used for cast-in-place structural work and high temperature applications due to their unique properties. The CaAl2O4 [CA] and Sm-doped CaAl2O4 [CA:Sm] cement clinkers obtained by the solid-state reaction were investigated using X-ray powder diffraction [XRD], scanning electron microscopy [SEM] and energy dispersive X-ray spectroscopy [EDS] and luminescence spectroscopy. The XRD result shows that the powders are pure CaAl2O4. As a next step, hydration behavior of as-synthesized cements was investigated by both classical methods including isothermal calorimetry and XRD, and the state-of-the-art techniques including time resolved electrochemical impedance spectroscopy [TR-EIS] and luminescence spectroscopy. The TR-EIS investigations were obtained by the Impedance Camera over the range of 100 Hz to 1 MHz frequencies. The evolution of obtained EIS and luminescence spectra easily manifested the beginning of the new solid formation and the hydration kinetics. The dynamics of hydration processes were also successfully traced by the changes of the luminescence intensity from the Sm3+ ions. This technique seems to be complementary, and consistent with other methods implemented in the cement chemistry, especially to investigate e.g. hydration of ordinary Portland cements [OPCs] and other binders.

3

Badanie i analiza czynników determinujących proces tworzenia powłoki bioreceptorowej na powierzchni kontaktów Au w konstrukcji biosensorów wykrywających obecność patogenów w akwakulturze

Prządka Marcin Paweł, Wojcieszak Damian, Pala Katarzyna

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2023

|

Vol. 72, nr 1

47--57

PL

Czujniki zyskują coraz więcej zastosowań, szczególnie w obszarach takich jak opieka zdrowotna, diagnostyka medyczna i weterynaryjna oraz kontrola jakości żywności, której bezpieczeństwo staje się coraz większym problemem na całym świecie. w ramach pracy zbadano czynniki determinujące proces tworzenia powłoki bioreceptorowej na polach kontaktowych biosensorów w postaci warstw au oraz ich odpowiedź impedancyjną do zastosowania w detekcji patogenów w akwakulturze. w wyniku badań z użyciem podłoży biosensorowych o różnej chropowatości zauważono zależność między stopniem rozwinięcia powierzchni elektrod au a formowaniem się prawidłowej warstwy bioreceptorowej. Zmiany te zaobserwowano na podstawie analizy kąta zwilżania dla wybranych podłoży. Przeprowadzone pomiary z użyciem elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej wykazały, że złote elektrody z mniejszą chropowatością podłoża pozwalają uzyskać lepszą odpowiedź impedancyjną.

EN

Sensors are becoming increasingly important every day, especially in applications such as healthcare, medical and veterinary diagnostics, and food quality control, the safety of which is becoming a more important issue worldwide. The present study investigated the critical aspects of the formation of the bioreceptor layer on biosensors and their impedance response for use in pathogen detection in aquaculture. as a result of the studies, conducted with gold substrates of different roughness, a correlation was observed between the degree of development of the au electrode surfaces and formation of the correct bioreceptor layer. These changes were observed on the basis of a wetting angle analysis for selected substrates. Measurements using electrochemical impedance spectroscopy showed that gold electrodes with lower substrate roughness obtained a better impedance response (nyquist plot). On the basis of a comprehensive analysis of the results, an innovative criterion was developed to evaluate the quality of biosensors at an early stage of their production.

4

Pomiarowa estymacja parametrów modeli ułamkowego rzędu nowej klasy symetrycznych superkondensatorów polimerowych

Gocki Michał, Jakubowska-Ciszek Agnieszka, Pruski Piotr

Przegląd Elektrotechniczny

|

2022

|

R. 98, nr 11

224--228

PL

W artykule opisano wyniki badań nad nowymi materiałami polimerowymi elektroprzewodzącymi do budowy superkondensatorów, skonstruowanych na bazie polipirolu. Wykonano pomiary ich charakterystyk częstotliwościowych zespolonej impedancji metodą elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej (EIS). Do zamodelowania impedancji tych elementów przyjęto wybrane, znane w literaturze modele ułamkowego rzędu. Do estymacji parametrów tych modeli wykorzystano algorytm optymalizacyjny roju cząstek (z ang. Particle Swarm Optimization – PSO).

EN

The paper presents the results of research on new electroconductive polymer materials, based on polypyrrole, for the construction of supercapacitors. Measurements of the complex impedance frequency characteristics were performed for these elements using electrochemical impedance spectroscopy (EIS) method. Selected fractional-order models, known from literature, have been used to model the impedance of these elements. The Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm has been used to estimate parameters of these models.

5

Corrosion tests of metal pipes in drinking water systems using electrochemical methods

Adetunji Olayide R., Oyelowo Mojisola A., Adekunle Nurudeen O., Adeogun Abideen I., Okediran Iliyas.K

Ochrona przed Korozją

|

2022

|

nr 2

43--49

EN

Metals constitute some of the major materials for making water delivery pipelines. However, the service life of metallic pipelines is affected by corrosion. Mild Steel (MS), Galvanized Steel (GS) and Copper were selected based on their strength and corrosion resistance. They were subjected to Potentiodynamic Polarization (PP) and Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) investigations using water as the electrolyte from selected sampling points (A, B, C, D and E) on the University of Lagos, Akoka water distribution network. Corrosion current density (Icorr) and Impedance (Z) were measured in A/mm2 and ohms respectively. The morphology of the corroded samples was examined using Scanning Electron Microscope (SEM). The result obtained from PP investigation showed Icorr in the low range for the three metals considered. Similarly, for EIS, Z values measured were high for MS, GS and Cu. Both methods indicated that Cu was the most corrosion resistant material, closely followed by GS and lastly MS. The SEM images clearly showed that among the three specimens, the morphology of Cu remained unaffected by the environment. On the other hand, MS and GS showed evidences of corrosion with pits. The large amounts of iron established in the studied water distribution system, confirmed corrosion of water pipes.

PL

Metale są jednym z głównych materiałów konstrukcyjnych wodociągów. Jednak trwałość metalowych rurociągów jest ograniczona ze względu na korozję. Ze względu na wytrzymałość i odporność na korozję do budowy rurociągów stosuje się stal miękką (MS), stal ocynkowaną (GS) i miedź. Próbki pobrane w wybranych miejscach (A, B, C, D i E) sieci wodociągowej Akoka poddano na Uniwersytecie w Lagos badaniom metodą polaryzacji potencjodynamicznej (PP) i elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej (EIS) z zastosowaniem wody jako elektrolitu. Gęstość prądu korozyjnego (Icorr) i impedancję (Z) zmierzono odpowiednio w A/mm2 i omach. Morfologię skorodowanych próbek zbadano za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM). Wynik otrzymany w badaniach PP wykazał Icorr w niskim zakresie dla trzech rozważanych metali. Podobnie w przypadku EIS zmierzone wartości Z były wysokie dla MS, GS i Cu. Obie metody wskazywały, że miedź jest najbardziej odpornym na korozję materiałem, a następnie ocynkowana stal o podobnych właściwościach i na końcu stal miękka. Na mikrofotografiach SEM wyraźnie widać, że spośród trzech próbek metali środowisko nie miało wpływu na morfologię Cu. MS i GS wykazały ślady korozji z wżerami. Duże ilości żelaza stwierdzone w badanym systemie wodociągowym potwierdziły korozję rur.

6

Application of EIS technique to investigate the adsorption of different types of depressants on pyrite

Ertekin Zeliha, Pekmez Kadir, Kappes Ronel, Ekmekçi Zafir

Physicochemical Problems of Mineral Processing

|

2021

|

Vol. 57, iss. 3

112--126

EN

Batch scale flotation tests are generally performed for testing effects of flotation reagents on flotation performance. This method becomes costly and time-consuming for testing a number of flotation reagents such as collectors, depressants and activators. Therefore, developing alternative lowcost, fast and sensitive methods have recently been the subject of intense research to obtain a better flotation performance. The electrochemical techniques have been used for the surface characterization of sulfide minerals. Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) is one of these techniques that can provide significant information related to surface characteristics, reagent adsorption on the sulfide minerals. In this study, EIS was used as an alternative technique to the conventional batch scale flotation tests for pre-screening of various flotation reagents using two pyrite samples containing different contents of Au and As. Sodium cyanide (NaCN), sodium metabisulfite (SMBS), and a polymeric depressant Aero 7261A were tested as depressants for two pyrite samples (Sample A from a Carlintrend ore and Sample B from a Sulfidic ore from South America) having different electrochemical characteristics. EIS results showed that the effects of the sequence of addition of collector (Potassium amyl xanthate - KAX) and depressant were also investigated to evaluate the stability of depressant and collector compounds formed at the surface. The sequence of addition of the collector and depressants was significant for Sample A but not for Sample B. The results show that EIS can be used as an effective tool for testing the performance of various flotation reagents and their mixtures on sulfide minerals.

7

Charakterystyka odporności korozyjnej powłok Zn-Ni-W oraz Zn-Ni-P-W poddanych obróbce cieplnej

Popczyk Magdalena, Niedbała Jolanta

Inżynieria Powierzchni

|

2020

|

nr 3-4

13--17

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczących oceny odporności korozyjnej powłok stopowych poddanych obróbce cieplnej (Zn-Ni-W/320°C oraz Zn-Ni-P-W/320°C). Wyznaczono morfologię powierzchni oraz skład fazowy otrzymanych powłok. Odporność na korozję elektrochemiczną badano w 5% roztworze NaCl. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że odporność korozyjna powłoki Zn-Ni-P-W/320°C jest większa niż powłoki Zn-Ni-W/320°C.

EN

The paper presents results of research concerning the evaluation of corrosion resistance of heat-treated alloy coatings (Zn-Ni-W/320°C and Zn-Ni-P-W/320°C). The surface morphology and phase composition of the obtained coatings were determined. Electrochemical corrosion resistance was studied in 5% NaCl solution. On the basis of these studies it was found that the corrosion resistance of Zn-Ni-P-W/320°C coating is higher than Zn-Ni-W/320°C coating.

8

Effect of Na3VO4 Inhibitor on the Corrosion Resistance of Al2Cu Intermetallic Phase in H3PO4 Aqueous Solution

Kwolek P.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2020

|

Vol. 65, iss. 1

175--183

EN

Sodium orthovanadate was tested as a corrosion inhibitor of intermetallic Al2Cu in 1 M H3PO4. The Al2Cu–H3PO4–Na3VO4system was studied using the following methods: inductively coupled plasma optical emission spectrometry, scanning electron microscopy with energy dispersive x-ray spectroscopy, x-ray diffraction, electrochemical impedance spectroscopy, polarisation and open circuit potential. It was found that the corrosion rate decreased as the inhibitor concentration increased. The highest inhibition efficiency 99% was obtained when sodium orthovanadate initial concentration was equal to 100 mM, pH = 1.11, due to precipitation of a protective layer of insoluble salt, containing vanadium, phosphorus, sodium and oxygen, on the surface. At pH = 0.76 the protective layer was not formed and inhibition efficiency decreased to 76%. Selective corrosion of the intermetallic phase caused a significant increase of an electric double layer capacitance and decrease of a charge transfer resistance.

9

Dual Pore Cathode Materials for Solid Oxide Fuel Cells

Mosiałek M., Zimowska M., Kharitonov D., Górski M., Krzan M., Komenda A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2020

|

Vol. 65, iss. 3

1217--1221

EN

In this work, we developed the lanthanum strontium cobalt ferrite and it’s composite with yttrium iron cobaltite (mass ratio of 1:1) cathodes as a thin layer on Ce0.8Sm0.2O1.9 electrolyte. Two kinds of electrode pastes were prepared, with and without 6 mm polystyrene beads as an additional pore former. The performance of cathode materials was investigated by electrochemical impedance spectroscopy as a function of electrode morphology, oxygen partial pressure, potential, and temperature. The polarization resistance of the more porous electrodes was lower than those electrodes prepared without additional pore former in the whole potential range at 800°C, slightly lower at 700°C and 600°C. The addition of yttrium iron cobaltite decreased the performance of both types of cathodes. The lower polarization resistance of porous cathodes is due to the facilitated gas diffusion through their structure.

10

Wpływ atmosfery i temperatury na przewodnictwo elektryczne tlenku wanadu (V)

Mysłajek Pamela, Nita Magdalena, Siudut Rafał, Dziubaniuk Małgorzata, Wyrwa Jan

Analit

|

2020

|

Nr 9

75--86

PL

W niniejszej pracy zastosowano technikę spektroskopii impedancyjnej do określenia wpływu atmosfery gazowej na przewodnictwo elektryczne tlenku wanadu (V) V2O5. Pierwszym etapem badań było przygotowanie warstwy i pastylki wykonanych z tlenku wanadu (V). Przy użyciu spektrometru częstotliwościowego wykonano pomiary w zakresie temperatur 20-400°C w dwóch atmosferach: powietrza oraz argonie. Wyniki zestawiono w postaci wykresów Nyquist'a, Bode'ego oraz wykresów Arrheniusa, na podstawie których obliczono wartości energii aktywacji dla próbek z elektrodą platynową.

EN

In this study the impedance spectroscopy technique was used to determine the influence of the gas atmosphere on the electrical conductivity of vanadium (V) oxide V2O5. The first stage of the research was to prepare a layer and pellets made of vanadium (V) oxide. The frequency spectrometer was used, which was measured in the temperature range of 20-400°C in two atmospheres: air and argon. The results were summarized in the form of Nyquist, Bode and Arrhenius diagrams on the basis of which the activation energy values were calculated for the samples with the platinum electrode.

11

Selective Corrosion of Al2Cu Intermetallic Phase in Orthophosphoric Acid Aqueous Solutions

Kwolek P., Gradzik A., Szeliga D., Kościelniak B.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2019

|

Vol. 64, iss. 4

1223--1229

EN

Al2Cu phase has been obtained by melting pure metals in the electric arc furnace. It has been found that the intermetallic phase undergoes selective corrosion in the H3PO4 aqueous solutions. Aluminium is dissolved, the surface becomes porous and enriched with copper. The corrosion rate equals to 371 ±17 g∙m-2∙day-1 (aerated solution) and 284 ± 9 g∙m-2∙day-1 (deaerated solution). The surface of Al2Cu phase after selective corrosion was characterised by using electrochemical impedance spectroscopy. It was found that the surface area of the specimens increases with temperature due to higher corrosion rate and is between 2137 and 3896 cm2.

12

Effect of Cold Rolling on Electrochemical Impedance Behavior of New β-Type Ti-6Mo-6V-5Cr-3Sn-2.5Zr Alloy

Song Hocheol, Zakiyuddin Ahmad, Kim Sinhye, Lee Kwangmin

Archives of Metallurgy and Materials

|

2019

|

Vol. 64, iss. 2

487--490

EN

In this study, the corrosion properties of Ti-6Mo-6V-5Cr-3Sn-2.5Zr alloy were investigated as a function of the cold rolling ratio and annealing temperature. The annealing treatment was carried out at temperature of 680°C, 730°C, and 780°C. The highest corrosion potential observed in the specimen with a 10% rolling ratio was 179 mV, which was more positive than that of the nonrolled specimen (–0.214 VSSC). The lowest corrosion current density (1.30×10-8 A/cm2) was observed in the non-rolled specimen which suggested that the integrity of its passive oxide layer was superior to that of the cold-rolled specimens. Time-dependent EIS evaluation revealed that the consistency of the passive oxide layer was highly affected by the subjected rolling ratio over time.

13

A Fast Method of Identifying Rechargeable Batteries Condition and Defects

Kuliński K., Nowrot A.

Multidisciplinary Aspects of Production Engineering

|

2018

|

Vol. 1, Iss. 1

301--305

EN

The paper presents fast method of identifying industrial and general use rechargeable batteries condition and defects exemplary lithium-ion cells. The proposed method is based on measuring a internal battery electrical impedance for selected frequency points and the next the results are compare with reference characteristics. Diagnostic process is performed for a few minutes when the battery is charging or discharging. So far used, the most popular methods require controlled charging and discharging cells to determine approximately of their capacity and need a long time of the diagnostic process (about few hours to over a dozen hours). The new method allows the dramatically reduction of measurement time and in effect reduces financial work costs of service. The paper shows a various setup systems with commonly use RLC impedance bridges were used in the research. The analysis of measurements allowed to determine the specific spectral function, which indicates rechargeable battery condition. Moreover, it is also possible to apply the obtain method to another electrochemical cell type.

14

Fractional model of the electrochemical capacitor relaxation phenomenon

Martynyuk V., Ortigueira M. D., Fedula M., Savenko O.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2018

|

Vol. 66, nr 4

441--448

EN

The fractional model of the electrochemical capacitor (EC) relaxation phenomenon is presented herein. The EC relaxation phenomenon occurs when EC impedance measurements are performed after charge or discharge current interruption during potential relaxation. The EC fractional model is obtained based on the fractional order transfer function, obtained in turn by means of fitting the EC impedance data. The inverse Laplace transform is used to obtain the EC impulse response. Meanwhile, the EC charge and discharge simulations are performed using the EC impulse response.

15

Sustainable use of Natural Resources as Alternative for the Hazardous Corrosion Inhibitor of Mild Steel/Dilute Sulfuric Acid Interface: Weight Loss, EIS, AFM and FTIR Studies

Tezeghdenti M., Etteyeb N., Dhouibi L., Kanoun O.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2018

|

Vol. 63, iss. 2

697--707

EN

Point of present exploration was to figure out the anticorrosion activity of Acacia Cyanophylla (Saligna leaves) extract on the corrosion of mild steel in dilute sulfuric acid medium, using weight loss measurements and electrochemical impedance spectroscopy. The result of the study revealed that the extract act as a potent inhibitor on mild steel in acid medium. The increase in inhibitor concentration and immersion time showed a positive effect on inhibition efficiency. EIS exhibited one capacitive loop which indicates that the corrosion reaction is controlled by charge transfer process. The increase of phase shift (n) in presence of (ACLE) lower surface roughness. This change reveals the adsorption of the inhibitor compound on the steel surface. According to the results of weight loss measurements, the adsorption of the extract on the steel surface can be described by the Langmuir isotherm. The inhibition mechanism of (ACLE) molecules involves physical interaction between the inhibitor and metal surface. Additionally, Protective film formation against acid attack was confirmed by FT-IR and AFM techniques.

16

Wpływ nanocząsteczek srebra na ścieralność szkliwa ludzkich zębów

Marcinowicz K., Arkusz K.

Acta Bio-Optica et Informatica Medica. Inżynieria Biomedyczna

|

2018

|

Vol. 24, nr 1

8--17

PL

Celem pracy było określenie przewodnictwa jonowego ludzkich zębów oraz wpływu nanocząsteczek srebra (AgNPs) na ścieralność szkliwa zębów. Badania prowadzono przez 31 dni, odwzorowując proces szczotkowania ludzkich zębów w obecności: wody destylowanej, roztworu pasty do zębów oraz roztworu pasty wzbogaconej o nanocząsteczki srebra. Nanocząsteczki srebra o średnicy 30±5 nm wytworzono metodą biologicznej syntezy z liści magnolii. Analizę powierzchni szkliwa ludzkich zębów dokonano za pomocą elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej (EIS), pomiaru potencjału stacjonarnego (OCP) i skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM). Uzyskane wyniki wykazały negatywny wpływ szczotkowania mechanicznego na szkliwo ludzkich zębów, które wraz z kolejnym dniem ulegało degradacji. Szczotkowanie w obecności roztworu pasty zmniejszyło proces ścierania szkliwa, dzięki jonom fluoru wnikającym w głąb ludzkiego zęba oraz substancjom antyściernym. Zastosowane nanocząsteczki srebra zmniejszyły ścieralność ludzkiego szkliwa i wnikając w strukturę hydroksyapatytu polepszyły jego właściwości ochronne.

EN

The aim of this work was to define the ionic conductivity of human teeth and the influence of silver nanoparticles (AgNPs) on human tooth enamel abrasion. Studies were conducted for 31 days by mapping process of mechanical brushing in the presence of: distilled water, an aqueous paste solution, an aqueous paste solution enriched with silver nanoparticles. Silver nanoparticles with diameter of 30±5 nm were prepared by the method of biological synthesis from the leaves of magnolia. The analysis of the enamel surface was performed using electrochemical impedance spectroscopy (EIS), open circuit potential measurement (OCP) and scanning electron microscopy (SEM). Obtained results showed a negative effect of mechanical brushing on human enamel, which the degradation is increasing day by day. Brushing with toothpaste decreased the enamel abrasion process through a fluoride ions penetration into the tooth and antifriction components. Silver nanoparticles reduced the dental micro-abrasion, penetrating the structure of hydroxyapatite improved protective properties of enamel.

17

Ograniczenie zasięgu polaryzacji izolatorem w pomiarach elektrochemicznych szybkości korozji stalowego zbrojenia w betonie

Jaśniok T., Jaśniok M.

Ochrona przed Korozją

|

2016

|

nr 4

115--121

PL

Artykuł prezentuje autorski sposób ograniczenia zasięgu prądów polaryzacyjnych na stalowym zbrojeniu w betonie w trakcie pomiarów szybkości korozji. Badania przeprowadzono w wyciągu wodnym z rozdrobnionego betonu, który zobojętniono dwutlenkiem węgla, aby odwzorować beton silnie skarbonatyzowany. Pomiary wykonano w układzie trójelektrodowym dwiema metodami EIS i LPR. Elektrodą badaną był pojedynczy gładki pręt zbrojeniowy ze stali gatunku St3S, a elektrodą referencyjną Cl–/AgCl,Ag. Zastosowano dwa rodzaje elektrod pomocniczych – pasmową i kołową, obie wykonane ze stali odpornej na korozję. W celu ograniczenia zasięgu polaryzacji zbrojenia do roztworu wraz z elektrodą kołową wprowadzono izolator z rury PCV. Przyjęty pierścieniowy kształt izolatora jest odwzorowaniem w konstrukcji żelbetowej efektu nacięcia całej grubości otuliny zbrojenia i wypełnienia powstałej szczeliny izolatorem elektrycznym równocześnie sklejającym uszkodzony beton. Badania polaryzacyjne wykonano w trzech wariantach, tj. stosując elektrodę pasmową oraz elektrodą kołową z ograniczeniem i bez ograniczenia rurą PCV. Analiza porównawcza uzyskanych wyników wykazała, że zastosowany pierścieniowy izolator w około 50% ogranicza rozpływ prądów polaryzacyjnych w stosunku do elektrody kołowej bez ograniczenia, co może wskazywać na skuteczność proponowanej metody.

EN

This paper describes an original method for limiting the range of polarization currents over the steel reinforcement in concreto while measuring corrosion rate. The tests were conducted in the aqueous extract containing powdered concrete neutralised with carbon dioxide to model strongly carbonated concrete. The measurements were carried out in a three-electrode system using two methods: EIS and LPR. A single smooth rebar of St3S steel was a working electrode, and Cl–/AgCl,Ag was used as a reference electrode. Two types of counter electrodes were used, that is a disk and spade electrodes, both made of stainless steel. A nonconductive PVC pipe and a disk electrode were placed into the solution to limit the polarization range in reinforcement. Ring shape of a dielectric was to model the conditions of reinforced concrete structure when the reinforcement cover was cut through its thickness and the resulting crack was filled with an insulator which simultaneously fixed the damaged concrete. Three variants of polarization measurements were performed – with a spade electrode, and a disk electrode with or without a PVC pipe. The analysis of results demonstrates that the ring-shaped dielectric restricted the propagation of polarization current by ca. 50% compared to the the disk electrode without the PVC pipe, which could indicate that the proposed method is effective.

18

Badania porównawcze metodą EIS wpływu alkalicznego odczynu cieczy porowej betonu na stalowe pręty zbrojeniowe z powłoką i bez powłoki cynkowej

Jaśniok M., Kołodziej J.

Ochrona przed Korozją

|

2016

|

nr 5

170--174

PL

Podjęto próbę doświadczalnej oceny porównawczej wpływu alkalicznego odczynu cieczy porowej betonu na stalowe pręty zbrojeniowe zabezpieczone ogniowymi powłokami cynkowymi i bez ochrony powłokowej. Próbki do badań wykonano z gładkich prętów średnicy 8 mm ze stali zbrojeniowej gatunku St3S. Stosując różne czasy kąpieli cynkowej uzyskano zróżnicowane grubości powłok ochronnych na stali. W celach porównawczych część prętów zbrojeniowych nie została ocynkowana. Badania korozyjne przeprowadzono metodą spektroskopii impedancyjnej w układzie trójelektrodowym. W trakcie pomiarów próbki stali znajdowały się w kontakcie z syntetyczną cieczą porową betonu o pH = 13,4. W ciągu 2. tygodni, w odstępach siedmiodniowych, wykonano 3 serie pomiarów impedancyjnych na próbkach z powłokami grubości 100 μm i 50 μm oraz na próbce stali bez powłoki. Uzyskane wyniki badań potwierdziły skrajnie odmienne zachowanie stali ocynkowanej i nieocynkowanej w cieczy porowej betonu o wysokim pH. Analiza badań wykazała brak korozji nieocynkowanej próbki w badanej cieczy porowej oraz bardzo intensywną korozję próbek ocynkowanych w pierwszych kilku dniach kontaktu z cieczą. Ponadto stwierdzono, że po tygodniu ekspozycji w cieczy porowej na próbce ze 100 μm powłoką cynkową procesy korozyjne uległy zahamowaniu, natomiast na próbce z powłoką 50 μm korozja zatrzymała się po dwóch tygodniach.

XX

This paper describes an attempt to perform the experimental evaluation to compare the effect of alkaline pH of concrete pore solution on rebars protected with hot dip galvanized (HDG) zinc coatings and without the protection. Specimens for tests were prepared from smooth bars with the diameter of 8 mm, each made of St3S reinforcing steel. Zinc baths of different time resulted in different thickness of protective coats on steel. For comparative purpose, some rebars had not zinc coating. Corrosion testing was performed by electrochemical impedance spectroscopy in the three-electrode system. During measurements steel specimens remained in contact with synthetic pore solution with pH of 13.4. During two weeks, three series of impedance measurements were conducted at 7-day intervals for specimens with 100 μm and 50 μm coats and uncoated steel specimen. The test results confirmed entirely different behaviour of galvanized and non-galvanized steel in concrete pore solution at high pH. The performer analysis demonstrated no evidence of corrosion in non-galvanized specimen immersed in the tested pore liquid, and very intensive corrosion of galvanized specimens during first days of their contact with the liquid. Moreover, a 7-day exposure to the pore solution inhibited corrosion on the specimen with a 100 μm zinc coating, whereas the process observed on the specimen with a 50 μm zinc coating, was inhibited after two weeks.

19

Własności elektryczne elektrolitu stałego Ba(Ce0,95Ti0,05)0,8Y0,2O3

Dziubaniuk M., Wyrwa J., Rękas M., Kubiak W.

Materiały Ceramiczne

|

2016

|

T. 68, nr 2

140--144

PL

Celem badań było ustalenie własności elektrycznych tlenkowego elektrolitu stałego o wzorze Ba(Ce0,95Ti0,05)0,8Y0,2O3. Skład fazowy zsyntezowanego metodą stałofazową proszku, jak również jego spieku potwierdzono techniką dyfrakcji rentgenowskiej (XRD). Własności elektryczne materiału badano metodą elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej (EIS) w zakresie częstotliwości 0,1-107 Hz, temperaturach 300-700 °C i różnych atmosferach: 10% wodoru w argonie, argon i 3000 ppm amoniaku w helu. Przeprowadzono analizę widm eksperymentalnych metodą dopasowania układów zastępczych. Na tej podstawie sporządzono wykresy Arrheniusa dla wyników uzyskanych w zakresie wysokich, średnich i niskich częstotliwości. Za pomocą regresji liniowej wyznaczono energie aktywacji wraz z niepewnościami. Sporządzono również wykresy Arrheniusa dla przewodnictw całkowitych. Porównanie uzyskanych wyników w różnych atmosferach oraz szerokim zakresie temperatur umożliwiło wyjaśnienie mechanizmów przewodzenia w materiale.

EN

The aim of the presented work was determination of electrical properties of oxide solid electrolyte of the formula Ba(Ce0.95Ti0.05)0.8Y0.2O3. Phase compositions of powder prepared by the mechanosynthesis method as well as of sintered bodies were confirmed by the X-ray diffraction technique (XRD). Material electrical properties were studied by electrochemical impedance spectroscopy in the frequency range of 0,1-107 Hz, the temperature range of 300-700 °C and different atmospheres: 10% hydrogen in argon, argon and 3000 ppm ammonia in helium. The analysis of experimental spectra was conducted by the method of fitting the best equivalent circuits. Basing on the specific conductivities results, Arrhenius plots were depicted, distinguishing the results obtained at high, medium and low frequencies. The activation energy values with uncertainties were calculated by means of linear regression analysis. The Arrhenius plots exhibiting total conductivities were also depicted. The comparison of the results obtained in different atmospheres and wide range of temperatures facilitated explanation of electrical conduction mechanisms in the investigated material.

20

Supporting effect of silver on BSCF cathodes for SOFC

Kędra A., Mosiałek M., Krzan M., Tatko M., Zimowska M., Bielańska E., Czerlunczakiewicz E.

Materiały Ceramiczne

|

2016

|

T. 68, nr 1

70--75

EN

Cathode materials for solid oxide fuel cells should show good catalytic activity in the oxygen reduction reaction (ORR), high electronic and ionic conductivities at relatively low temperature, and the thermal expansion coefficients (TECs) compatible with the electrolyte. Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3–δ (BSCF) shows one of the greatest catalytic activity in ORR which occurs on the overall surface of the electrode. Oxygen vacancies in BSCF permit to transport a significant amount of oxygen ions. Nevertheless, BSCF revealed its high TEC and low electrical conductivity. Some properties of the electrode can be improved by adding a second phase to the BSCF electrode. Silver shows the greatest electronic conductivity among metals; it is cheap and has excellent catalytic activity in the ORR. Moreover, the presence of Ag in the composite cathode increases the electronic conductivity of the cathode and reduces the area specific resistance (ASR). The goal of this work is to make comparison among properties of the BSCF cathode, the Ag cathode, the cathode with silver interlayer between BSCF and electrolyte (Ag|BSCF), and the Ag|BSCF cathode with the additional silver layer on the top of the cathode (Ag|BSCF|Ag). The cathodes were prepared on the Ce0.8Sm0.2O1.9 electrolyte disks and tested using scanning electron microscopy (SEM) and electrochemical impedance spectroscopy. SEM examinations of the obtained electrodes revealed consistent with the goal, well connected, porous 3D structures. The contact was significantly better in case of the composite electrodes. Equivalent electrical circuits were used for fitting impedance spectra. The circuits consisted of a resistor R0 and three (or two) resistors and capacitors parallel connected in pairs (Ri, Ci) and combined in series. The fitting errors were smaller than 0.7% in all cases. The m and α coefficients were received from Arrhenius plots of ASR and the fitting, and indicated that the charge transfer was the rate-determining step for the Ag|BSCF|Ag electrode, whereas for the BSCF and Ag|BSCF electrodes it was the oxygen ions transport through the BSCF. Activation energies of ASR for the BSCF, Ag, Ag|BSCF and Ag|BSCF|Ag cathodes were similar, yielding the values of 55.1 kJ∙mol-1, 47.7 kJ∙mol-1 , 47.7 kJ∙mol-1 and 37.9 kJ∙mol-1, respectively.

PL

Materiały katodowe stosowane w ogniwach paliwowych z elektrolitem ze stałego tlenku powinny charakteryzować się dobrą aktywnością katalityczną w reakcji redukcji tlenu (ang. oxygen reduction reaction, ORR), wysokim przewodnictwem elektronowym i jonowym w relatywnie niskich temperaturach, a także współczynnikiem rozszerzalności termicznej kompatybilnym z elektrolitem. Ba0,5Sr0,5Co0,8Fe0,2O3–δ (BSCF) jest jednym z najlepszych katalizatorów ORR. Wysokie przewodnictwo jonowe anionów tlenkowych BSCF zawdzięcza obecności dużej ilości wakancji tlenowych. Niemniej jednak BSCF charakteryzuje się wysokim współczynnikiem rozszerzalności termicznej oraz niskim przewodnictwem elektronowym. Tworzenie katod kompozytowych z domieszkowaniem odpowiednich materiałów może doprowadzić do polepszenia właściwości elektrody wykonanej z BSCF. Doskonałym materiałem do tworzenia kompozytów z BSCF jest srebro. Srebro jest nie tylko tanim materiałem o wysokiej aktywności katalitycznej w ORR, ale przede wszystkim charakteryzuje się najwyższym wśród metali przewodnictwem elektronowym. Zjawisko „płynięcia” srebra pod wpływem wysokich temperatur przyczynia się do polepszenia kontaktu między elektrodą a elektrolitem, co jest niezbędne do zwiększenia przewodnictwa elektronowego katody oraz obniżenia wartości oporu polaryzacyjnego. Celem niniejszej pracy jest porównanie jednoskładnikowych elektrod wykonanych z BSCF oraz srebra z elektrodą kompozytową Ag|BSCF, w której na warstwę srebra nałożono warstwę BSCF oraz z elektrodą Ag|BSCF|Ag z dodatkową warstwą srebra na powierzchni. Elektrody wykonano na elektrolicie w postaci dysku wykonanego z Ce0,8Sm0,2O1,9. Otrzymane kompozyty scharakteryzowano metodami skaningowej mikroskopii elektronowej i elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej. Zdjęcia z mikroskopu elektronowego potwierdziły otrzymanie porowatych, trójwymiarowych struktur. W celu dopasowania widm impedancyjnych zastosowano zastępcze obwody elektryczne, składające się z połączonych szeregowo rezystora R0 i trzech (lub dwóch) połączonych równolegle par rezystorów i kondensatorów (Ri, Ci). Błędy dopasowań w każdym przypadku nie przekraczały 0,7%. Wartości współczynników m oraz α, otrzymane z równania Arrheniusa oraz dopasowań, wskazują, że dla katody Ag|BSCF|Ag etap przenoszenia ładunku limituje szybkość reakcji, podczas gdy dla elektrod BSCF i Ag|BSCF etapem limitującym jest transport jonów tlenkowych poprzez BSCF. Energia aktywacji dla oporu polaryzacyjnego elektrod BSCF, Ag, Ag|BSCF i Ag|BSCF|Ag jest zbliżona i wynosi odpowiednio 55,1 kJ∙mol-1, 47,7 kJ∙mol-1 , 47,7 kJ∙mol-1 i 37,9 kJ∙mol-1.