Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

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.

2

Porównanie matryc hydrożelowych na bazie polisacharydów

Tyliszczak B., Kudłacik-Kramarczyk S., Drabczyk A., Krzan M.

Przemysł Chemiczny

|

2017

|

T. 96, nr 12

2540--2543

PL

Zaprezentowano krótką charakterystykę i podział materiałów hydrożelowych oraz komercyjne możliwości ich stosowania. Przeprowadzono również syntezę tego typu materiałów przy zastosowaniu promieniowania mikrofalowego i UV oraz zbadano ich zdolności absorpcyjne, zwilżalność powierzchni i strukturę.

EN

Six hydrogels were produced by composing chitosan and gelatine with poly(ethylene glycol) diacrylate, 2-hydroxy-2-methyl-propiophenone and (NH₄)S₂O₈ under UV or microwave irradn. and studied for swelling, surface structure and wettability. The UV irradn. yielded products of higher applicability than the microwave one.

3

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.

4

Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-σ and La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3-σ composite cathode for solid oxide fuel cell

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

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 3

1483--1488

EN

Composite cathodes contain Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-σ and La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3-σ were tested in different configuration for achieving cathode of area specific resistance lower than Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-σ and La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3-σ cathodes. Electrodes were screen printed on samaria-doped ceria electrolyte half-discs and tested in the three electrode setup by the electrochemical impedance spectroscopy. Microstructure was observed by scanning electron microscopy. The lowest area specific resistance 0.46 and 2.77 Ω cm-2 at 700 °C and 600 °C respectively revealed composite cathode contain Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-σ and La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3-σ in 1:1 weight ratio. The area specific resistance of this cathode is characterized by the lowest activation energy among tested cathodes.

5

Monitoring of contamination of coal processing plants and environmental waters using bubble velocity measurements – advantages and limitations

Zawala J., Malysa E., Krzan M., Malysa K.

Physicochemical Problems of Mineral Processing

|

2014

|

Vol. 50, iss. 1

143--157

EN

The paper presents fundamentals of a simple physicochemical method (SPMD) and analysis of results obtained when the method was applied for detection of organic contaminations (surface-active substances SAS) in samples of environmental and industrial waters. The method is based on measurements of variations of air bubble local velocities, which can be significantly changed in presence of surface-active contaminants. Lowering of the bubble velocity is a consequence of a motion induced dynamic adsorption layer (DAL) formed over surface of the rising bubble. The DAL formation retards the surface fluidity and the bubble rising velocity can be lowered by over 50% when the bubble surface is completely immobilized. We showed that the SPMD is a very sensitive tool (detection limit even below 1 ppm) for detection of various kinds of surface-active substances (ionic, non-ionic) in water samples. On the basis of results obtained using precise laboratory set-up, an accuracy of the SPMD is discussed. Moreover, effect of inert electrolyte addition on the bubble velocity lowering and value of detection limit of the SPMD is discussed. Simple approach, enabling quantitative analysis of the surface-active contaminants in samples collected, based on “equivalent concentrations” determination, is proposed. Results obtained for industrial (Jankowice and Knurow coal processing plants, Jaslo Refinery channel) and environmental waters (Wisloka and Ropa river) are used for detailed analysis and critical discussion of advantages and limitations of the SPMD.

6

Rheology of the wet surfactant foams and biofoams - a review

Krzan M.

Czasopismo Techniczne. Chemia

|

2013

|

R. 110, z. 1-Ch

9--27

EN

The rheology of foams is a difficult subject due to the complexity of their structure and the nature of their components. It’s influenced by multiple factors including: liquid bulk properties, gas properties, air phase volume, liquid volume fraction, solution viscosity, interfacial thin film visco-elasticity, bubble size distribution, and bubble shape. A nature of the adsorbed surfactants or biosurfactants and state of adsorption layer also modified the properties of the thin liquid film. The physical measurements of foam rheological properties are also complicated by its inherently unstable nature. Therefore, this review is focused on rheological studies and comparisons between various surfactant based foams and biofoams having wellcharacterized and different properties.

PL

Reologia układów pianowych jest skomplikowanym zagadnieniem badawczym ze względu na ich złożoną strukturę. Wpływają na nią wielorakie czynniki, takie jak: właściwości fazy ciekłej i gazowej, objętości fazy gazowej i ciekłej, lepkość roztworu, lepkoelastyczność cienkiego filmu pianowego, rozmiar i rozkład pęcherzyków gazowych. Właściwości powierzchniowo-aktywne surfaktanta lub biosurfaktanta i ich stopień adsorpcji również modyfikują parametry otrzymywanego cienkiego filmu pianowego. Fizyczny pomiar właściwości reologicznych pian jest również rzeczą skomplikowaną ze względu na ich niestabilną naturę. Z tego powodu tematem tego artykułu jest przegląd i porównanie różnych reologicznych badań dotyczących pian surfaktantowych oraz biosurfaktanowych o różnych, dobrze scharakteryzowanych właściwościach.

7

Influence of electrolyte presence on bubble motion in solutions of sodium n-alkylsulfates (C8, C10, C12)

Krzan M., Malysa K.

Physicochemical Problems of Mineral Processing

|

2012

|

Vol. 48, iss. 1

49-62

EN

Influence of sodium chloride (NaCl) addition on bubble velocity in solutions of sodium n-octylsulfate (SOS), n-decylsulfate (SDS) and n-dodecylsulfate (SDDS) was studied. The NaCl concentration was varied from 0.0001 to 0.05 M. Profiles of the bubble local velocity, that is, variations of the bubble local velocity with distance from the point of the bubble formation (capillary), were determined. At low sodium n-alkylsulfates concentrations the bubbles, after the acceleration stage, reached a maximum velocity followed by a deceleration stage tending to attain their terminal velocity. The maximum disappeared at high SOS, SDS and SDDS concentrations. Electrolyte alone did not affect the bubble velocity. However, addition of even small amounts of NaCl into solutions of sodium n-alkylsulfates affected the bubble motion. The effect was especially significant at low concentrations of the surfactants studied, where the bubble terminal velocity was lowered from ca. 30-34 cm/s (no electrolyte) down to ca. 15 cm/s in 0.01M NaCl presence. The electrolyte affected the bubble motion via its influence on state of the Dynamic Adsorption Layer formed over surface of the bubbles rising in sodium n-alkylsulfates solutions.

8

Influence of solution pH and electrolyte presence on bubble velocity in anionic surfactant solutions

Krzan M., Małysa K.

Physicochemical Problems of Mineral Processing

|

2009

|

Vol. 43

43-58

EN

Influence of sodium n-dodecyl sulfate (SDDS) concentration, presence of electrolytes (NaCl and KCl) and the solution pH variation on profiles of the bubble local velocity and values of the bubble terminal velocity were studied. It was found that in SDDS solutions the bubble accelerated rapidly af ter the detachment and either a maximum was observed (low SDDS solution concentrations) followed by a period of monotonic decrease or the terminal velocity was attained immediately after the accel eration stage (high SDDS concentrations). Addition of the electrolyte and/or the pH variation caused significant diminishing the local velocity in low concentrations solutions and lowering the bubble terminal velocity to a value characteristic for SDDS solutions of high concentrations. This effect of electrolyte and pH on the bubble velocity variations was attributed to lowering surface tension of the SDDS solutions.

PL

Wyznaczono profile prędkości lokalnych oraz zmiany prędkości granicznych pęcherzyków powietrza w roztworach n-dodecylosiarczanu sodu (SDDS) o różnych stężeniach, w obecności różnych elektrolitów (NaCl i KCl) oraz przy różnych pH roztworów. Stwierdzono, że przy niskich stężeniach SDDS pęcherzyki po oderwaniu od kapilary zaczynają wypływać z dużym przyspieszeniem początkowym i osiągają maksimum, po którym występuje etap zmniejszenia prędkości, aż do osiągnięcia stałej wartości granicznej. W wysokich stężeniach przyspieszenie było niższe, a prędkości graniczne ustalały się bezpośrednio po etapie przyspieszenia - nie występowało maksimum. Stwierdzono, że dodatek elektrolitów do badanych roztworów oraz zmiany pH roztworów powodują drastyczne zmniejszenie prędkości lokalnych przy niskich stężeniach SDDS i obniżenie prędkości granicznej aż do wartości charakterystycznej dla wysokich stężeń SDDS. Zjawisko to związane było jest ze znacznym obniżeniem napięcia powierzchniowego w roztworach po dodaniu elektrolitu oraz po zmianie pH.

9

Bubble collisions with hydrophobic and hydrophilic surfaces in alfa-Terpineol solutions

Krasowska M., Krzan M., Małysa K.

Physicochemical Problems of Mineral Processing

|

2003

|

Vol. 37

37-50

EN

Influence of á-terpineol on phenomena occurring when a gas bubble approaches (collides with) hydrophilic (glass) and hydrophobic (Teflon) solid surfaces was revealed using high-speed camera (1182 frames/s). It was found that the bubble approaching the solid surface bounced backwards from the surface and its shape pulsated rapidly with frequency over 1000Hz. Number of the bouncing cycles and magnitude of the shape pulsations were decreasing with increasing á-terpineol concentrations. In distilled water the amplitude, frequency and number of the “approach-bouncing” cycles were identical at Teflon and glass interface. In of á-terpineol solutions a “necking” formation was recorded at Teflon surface, but not at the glass. The “necking” formation is a straightforward indication that the threephase contact was formed. We found the most intriguing that a small amount of á-terpineol (adsorption coverage of 0.6%) sped-up and affected in such significant degree the bubble attachment to the hydrophobic surface. It was found that the induction time of the bubble attachment to Teflon was 5 milliseconds in á-terpineol presence. The average thickness of the thin liquid film separating the bubble and Teflon was estimated to be ca. 2,7 žm at the film rupture.

PL

Wyznaczono wpływ α-terpineolu (spieniacz) na przebiegi procesów zachodzących w trakcie kolizji baniek powietrza z hydrofilową (szkło) oraz hydrofobową powierzchnią (teflon) ciała stałego. Uzyskano za pomoca szybkiej kamery (1182 klatki/s), zdjęcia procesów zachodzących podczas zderzenia bańki z powierzchnią ciała stałego o skrajnie rożnych właściwościach hydrofobowo-hydrofilowych. Stwierdzono, że bańka dochodząca do powierzchni ciała stałego nie zostaje unieruchomiona, lecz może ulegać wielokrotnemu odbiciu i równocześnie jej kształt pulsuje z częstotliwością powyżej1000 Hz. Pulsacje, liczba odbić i ich amplituda maleją wraz ze wzrostem stężenia α-terpineolu. W wodzie destylowanej liczba odbić i ich amplituda są identyczne zarówno przy powierzchni szkła jak i przy powierzchni teflonu. Natomiast w roztworach α-terpineolu zaobserwowano tzw. "necking" przy powierzchni teflonu, który dowodzi powstania trojfazowego kontaktu. Interesujący jest też fakt, że tak minimalne stężenie α- terpineolu (dające pokrycie adsorpcyjne 0.6%) umożliwiło i przyspieszyło utworzenie trojfazowego kontaktu z powierzchnią hydrofobową Stwierdzono, że w badanych roztworach α-terpineolu czas indukcji w układzie bańka-teflon wynosi. 5 ms. W oparciu o wyznaczony czas indukcji oszacowano, że średnia grubość filmu ciekłego rozdzielającego bańkę i teflon (w momencie jego przerwania) wynosiła ok. 2.7 οm.

10

Influence of frother concentration on bubble dimensions and rising velocities

Krzan M., Małysa K.

Physicochemical Problems of Mineral Processing

|

2002

|

Vol. 36

65-76

EN

Influence of á-terpineol concentration on local and terminal velocities of bubbles, their dimensions and shapes was studied within solution concentration range 1ź 10-5 to 1ź 10-3 mole/dm3. Bubble behaviour was monitored using CCD camera with stroboscopic illumination and high speed camera Speedcam 512. Variations of the bubble local velocity and its deformation were determined as a function of distance from the capillary orifice and analysed in terms of adsorption coverage at interface of the departing bubble. Two kinds of dependencies of the bubbles local velocities on distance were observed. At low á-terpineol concentrations the profiles of the bubble local velocity showed maximum at distances ca. 5-20 mm from the capillary orifice, prior to reaching a value of the terminal velocity. No maximum was observed at distilled water and á-terpineol concentrations c>0.0001 mole/dm3. It was found that á-terpineol adsorption coverage of ca. 6% was the minimum needed to assure the full immobilization of the bubble surface and the lowering of bubble terminal velocity by ca. 60% as result of it.

PL

Badano wpływ stężenia .-terpineolu na prędkości lokalne i graniczne baniek, ich rozmiar oraz deformacje kształtu. Wyznaczono profile prędkości lokalnych baniek i kształtów w funkcji odległości od kapilary (.=0.07mm) na której wytwarzano bańki przy pomocy precyzyjnej pompy strzykawkowej. Pomiary wykonano dla roztworów .-terpineolu w zakresie stężeń od 1*10-5 do 1*10-3 mole/dm3. Ruch baniek był monitorowany za pomocą dwóch kamer, zbierających informacje o położeniu i kształcie z częstotliwościami 100 i 1182 Hz. Stwierdzono występowanie kilku różnych etapów w ruchu baniek wypływających w roztworach .-terpineolu. Bańki bezpośrednio po oderwaniu od kapilary przyspieszają, po czym w zależności od badanego stężenia ich prędkości osiągają stałą wartość graniczną (woda i roztwory .-terpineolu o dużym stężeniu) lub też obserwowane jest przejście przez maksimum i stopniowe spowolnienie prędkości do innej, często znacznie mniejszej niż maksymalna, wartości prędkości granicznej (stężenia mniejsze od 0.0001 mol/dm3). W przypadkach niskich stężeni równocześnie ze zmianami profili prędkości lokalnych są obserwowane dynamiczne zmiany kształtu baniek. Wartości prędkości granicznych unoszących się baniek spadają wraz ze wzrostem stężenia .- terpineolu od 34.8š0.03 cm/s w wodzie destylowanej do 15.4š0.03 cm/s w roztworze .-terpineolu o stężeniu 0.001 mol/dm3 . Stwierdzono, że stopień pokrycia adsorpcyjnego na powierzchni bańki jest czynnikiem decydującym o profilach prędkości lokalnych baniek, jak i ich deformacjach. Największe zmiany występują w obszarze niskich stężeń .-terpineolu, przy których stopień pokrycia adsorpcyjnego zmienia się w zakresie 0-10%. Pokrycie adsorpcyjne .-terpineolem .=6% jest minimalnym pokryciem niezbędnym dla całkowitego unieruchomienia powierzchni bańki w wyniku którego graniczna prędkość baniek ulega znacznemu zmniejszeniu.

11

Prędkości lokalne oraz rozmiar i kształt baniek w roztworach heksanolu-1 i nonanolu-1

Krzan M., Małysa K.

Prace Naukowe Instytutu Technologii Organicznej i Tworzyw Sztucznych Politechniki Wrocławskiej. Konferencje

|

2000

|

Vol. 48, nr 22

99-102

PL

Wyznaczono prędkości lokalne, rozmiary i kształt baniek w zależności od odległości od kapilary, (na której wytwarzano pojedyncze bańki) oraz stężenia roztworów heksanolu-1 i nonanolu-1. Pomiary wykonano w kolumnie szklanej o przekroju kwadratowym stosując oświetlenie stroboskopowe (częstotliwość błysków lampy 100-200 Hz). Stwierdzono, że prędkości lokalne baniek początkowo rosną z odległością od kapilary, a następnie osiągają stałą prędkość tzw. prędkość graniczną. Prędkości graniczne, stopień deformacji i rozmiar bańki maleją ze wzrostem stężenia roztworu. Stwierdzono, że w zakresie wysokich stężeń alkoholi uzyskane wyniki doświadczalne wykazują dobrą zgodność z prędkościami granicznymi baniek obliczonymi z modeli teoretycznych opisujących nich baniek przy dużych liczbach Reynolds'a, w roztworach substancji powierzchniowo aktywnej.

EN

Local velocities, size and shape of the bubbles departing from the capillary orifice were measured as a function of the distance for different concentrations of hexanol-1 and nooanol-1 solutions. Experiments were performed in a square (40x40 mm) glass tube using a stroboscopic illumination (100-200 Hz). It was found that the local velocities initially were increasing with distance from the capillary and then next reached a terminal value. Terminal velocity, deformation and bubble size were decreasing with increasing concentration of the alcohol. It was found that at high alcohol concentrations the experimentally determined terminal velocity values are in a good agreement with that ones calculated from the theoretical models describing motion of the bubbles at high Reynolds numbers in solutions of surface active substances.