Electrochemical performance of Li-ion cells with $LiMn_2O_4$ cathodes and graphite anodes with carbonates electrolytes containing quaternary ammonium-based room temperature ionic liquids (ILs) is investigated. Eight different ILs based on tetraalkylammonium, pyrrolidinium or piperidinium cations paired with bis(trifluoromethylsulfonyl)imide or tris(pentafluoroethyl)trifluorophosphate anions are examined in combination with dimethyl carbonate as a main solvent and fluoroethylene carbonate as a solid electrolyte interface forming agent. It is shown that cycling properties of the cells are strongly affected by the content of ILs in the electrolyte mixtures and its increase corresponds to lower discharge capacity retention. Since viscosity and conductivity of ILs are of a great importance for the electrolytes formulation, some kind of combined parameter should be used for the assessment of IL applicability and calculated values of Walden products for neat ILs represent one of the possible options. Besides, positive effect of ILs on reduction of flammability and enhancement of thermal stability of electrolytes in contact with charged electrodes have been demonstrated by means of self-extinguishing time test and differential scanning calorimetry respectively.
The effects of silicone contents and flow rates(agitation rates) of electrolyte on the formation and mechanical properties of hard anodized film of Al-Si alloy have been studied in 12% H2SO4 + 1% Oxalic acid with varying the silicone contents in the rance of 0 to 11.6% and the flow rates of electrolyte in the range of 0 to 90cm/sec. The film forming voltage required to maintain an equivalent current density significantly increase with the silicone content of Al-Si alloys due to a low conductivity of silicone. Hardness and wear resistance of the anodized film of Al-Si alloys decreases wit increasing the silicone content. The increase in the flow rate of electrolyte has a similar influence on the formation and mechanical properties of anodized film as does the decrease in bath temperature. Hardness of anodized film is rapidly increased with the flow rate being increased from 10cm/sec. It is observed that the increase in the flow rate from 11cm/sec. It is observed that the increase in the flow from 11cm/sec to 48cm/sec is more effective in enhancing the hardness of film than is the decrease in bath temperature from 1$0^{\circ}C$ to $0^{\circ}C$.
A solid-state electrochemicall cell for sensing CO2 gas was fabricated using a solid electrolyte of Li2CO3-Li3PO4-Al2O3 mixture and a reference electrode of LiMn2O4. The e.m.f. (electromotive force) of sensor showed a good accordance with theoretical Nernst slope (n=2) for CO2 gas concentration range of 100-10000 ppm above 35$0^{\circ}C$. The e.m.f. of sensor was constant regardless of oxygen partial pressure at the high temperature above 0.1 atm. It was, however, a little depended on oxygen partial pressure as the pressure decreased below 0.1 atm. The oxygen-dependency of our sensor gradually disappeared as the operating temperature increased. The sensing behavior of our CO2 sensor was affected by the presence of water vapor, but its effect was small comparing with other sensors.
The Polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) operates at ambient temperature as a low-temperature fuel cell. During its operation, voltage losses arise due to factors such as operating conditions and material properties, effecting its performance. Computational simulations of fuel cells can be categorized into 1D simulation and CFD, chosen based on their specific application purposes. In this study, we carried out an analysis validation using 1D geometry and compared its performance with the results from 2D geometry analysis. CFD allows for the representation of pressure, velocity distribution, and fuel mass fraction according to the geometry, enabling the analysis of current density. However, the 1D simulation, simplifying governing equations to reduce time cost, failed to accurately account for fuel distribution and changes in fuel concentration due to fuel cell operations. As a result, it showed unrealistic results in the cell voltage region dominated by concentration loss compared to CFD.
LSGM(($La_xSr_{1-x})(Ga_yMg_{1-y})O_3$) electrolyte is known to show very serious interfacial reaction with other unit cell components, especially with an anode. Such an interfacial reaction induced the phase instability of constituent component and deterioration of the unit cell performance, which become the most challenging issues in LSGM-based SOFCs. In this study, we fabricated LSGM($La_{0.8}Sr_{0.2}Ga_{0.83}Mg_{0.17}O_x$) electrolyte supported-type cell in order to avoid such interfacial problem by lowering the heat-treatment temperature of the electrode fabrication. According to the microstructural and phase analysis, there was no serious interfacial reaction at both electrolyte/anode and electrolyte/cathode interfaces. Moreover, from the electrochemical characterization of the unit cell performance, there was no distinct deterioration of the open cell voltage as well as an internal cell resistance. These results demonstrate the most critical point to be concerned in LSGM-based SOFC is either to find a proper electrode material which will not give any interfacial reaction with LSGM electrolyte or to properly adjust the processing variables for unit cell fabrication, to reduce the interfacial reaction.
Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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2014.11a
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pp.164-164
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2014
Characteristics of electrolyte are those; electrical stability, ion conductivity, viscosity, high temperature work, cell application. Theoretically, GBL has high oxidation voltage. Also, boiling point of GBL is $206^{\circ}C$ and flash point is over $280^{\circ}C$.
Park, Sung-Geon;Bae, Yoon-Jung;Lee, Yong-Soo;Kim, Byeong-Jo
Nutrition Research and Practice
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v.6
no.2
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pp.126-131
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2012
The purpose of this study was to determine the effects of beverage temperature and composition on weight retention and fluid balance upon voluntary drinking following exercise induced-dehydration. Eight men who were not acclimated to heat participated in four randomly ordered testing sessions. In each session, the subjects ran on a treadmill in a chamber maintained at $37^{\circ}C$ without being supplied fluids until 2% body weight reduction was reached. After termination of exercise, they recovered for 90 min under ambient air conditions and received one of the following four test beverages: $10^{\circ}C$ water (10W), $10^{\circ}C$ sports drink (10S), $26^{\circ}C$ water (26W), and $26^{\circ}C$ sports drink (26S). They consumed the beverages ad libitum. The volume of beverage consumed and body weight were measured at 30, 60, and 90 min post-recovery. Blood samples were taken before and immediately after exercise as well as at the end of recovery in order to measure plasma parameters and electrolyte concentrations. We found that mean body weight decreased by 1.8-2.0% following exercise. No differences in mean arterial pressure, plasma volume, plasma osmolality, and blood electrolytes were observed among the conditions. Total beverage volumes consumed were $1,164{\pm}388$, $1,505{\pm}614$, $948{\pm}297$, and $1,239{\pm}401$ ml for 10W, 10S, 26W, and 26S respectively ($P$ > 0.05). Weight retention at the end of recovery from dehydration was highest in 10S ($1.3{\pm}0.7kg$) compared to 10W ($0.4{\pm}0.5kg$), 26W ($0.4{\pm}0.4kg$), and ($0.6{\pm}0.4kg$) ($P$ < 0.005). Based on these results, carbohydrate/electrolyte-containing beverages at cool temperature were the most favorable for consumption and weight retention compared to plain water and moderate temperature beverages.
General polymer electrolyte fuel cell (PEMFC) operates at less than $80^{\circ}C$. Therefore liquid phase water resulting from electrochemical reaction accumulates and floods the cell which in turn increases the mass transfer loss. To prevent the flooding, it is common to employ serpentine flow channel, which can efficiently export liquid phase water to the outlet. The major drawback of utilizing serpentine flow channel is the large pressure drop that happens between the inlet and outlet. On the other hand, in the high temperature polymer electrolyte fuel cell (HT-PEMFC), since the operating temperature is 130 to $180^{\circ}C$, the generated water is in the state of gas, so the flooding phenomenon is not taken into consideration. In HT-PEMFCs parallel flow channel with lower pressure drop between the inlet and outlet is employed therefore, in order to circulate hydrogen and air in the cell less pumping power is required. In this study we analyzed HT-PEMFC's different flow channels by parallel computation using previously developed 3-D isothermal model. All the flow channels had an active area of $25cm^2$. Also, we numerically compared the performance of HT-PEMFC parallel flow channel with different manifold area and Rib interval against the original serpentine flow channel. Results of the analysis are shown in the form of three-dimensional contour polarization curves, flow characteristics in the channel, current density distribution in the Membrane, overpotential distribution in the catalyst layer, and hydrogen and oxygen concentration distribution. As a result, the performance of a real area fuel cell was predicted.
Aman, Nurul Ashikin Mohd Nazrul;Muchtar, Andanastuti;Rosli, Masli Irwan;Baharuddin, Nurul Akidah;Somalu, Mahendra Rao;Kalib, Noor Shieela
Journal of Electrochemical Science and Technology
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v.11
no.2
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pp.132-139
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2020
Solid oxide fuel cells (SOFCs) are among one of the promising technologies for efficient and clean energy. SOFCs offer several advantages over other types of fuel cells under relatively high temperatures (600℃ to 800℃). However, the thermal behavior of SOFC stacks at high operating temperatures is a serious issue in SOFC development because it can be associated with detrimental thermal stresses on the life span of the stacks. The thermal behavior of SOFC stacks can be influenced by operating or material properties. Therefore, this work aims to investigate the effects of the thermal conductivity of each component (anode, cathode, and electrolyte) on the thermal behavior of samarium-doped ceria-based SOFCs at intermediate temperatures. Computational fluid dynamics is used to simulate SOFC operation at 600℃. The temperature distributions and gradients of a single cell at 0.7 V under different thermal conductivity values are analyzed and discussed to determine their relationship. Simulations reveal that the influence of thermal conductivity is more remarkable for the anode and electrolyte than for the cathode. Increasing the thermal conductivity of the anode by 50% results in a 23% drop in the maximum thermal gradients. The results for the electrolyte are subtle, with a ~67% reduction in thermal conductivity that only results in an 8% reduction in the maximum temperature gradient. The effect of thermal conductivity on temperature gradient is important because it can be used to predict thermal stress generation.
When carbon electrode is used as an anode in Li ion battery, passivation film forms on the electrode surface during the initial charge process due to so called Solid-Electrolyte Interphase (SEI). The passivation film formed by solvent decomposition during the initial charge process affects charge/discharge capacity. In this paper, 1 M $LiPF_6,EC:DEC$ (1 : 1, volume ratio) electrolyte with $Li_2CO_3$, at various temperatures, the electrochemical characteristics of passivation film formed on Kawasaki Mesophase Fine Carbon electrode surface were investigated by using chronopotentiometry, cyclic voltammetry, and impedance spectroscopy. Experimental observations indicated that as solvent decomposition occurred, the decomposition voltage was strongly dependent on ionic conductivity, which was low in the process at low temperature. The impedance of passivation film formed during the initial charge process, were dependent on the temperature.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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