Methane Dehydrogenation and Coking Resistance on Ni(111) Surfaces of SOFC Anodes with Different Cu Doping Ratios under a Consistent DFT Framework

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Carbon deposition on nickel-based anodes is a key problem for solid oxide fuel cells (SOFCs) using hydrocarbon fuels. One of the solutions is doping with other elements. In this work, DFT calculations were used to systematically study the processes of continuous CH4 dehydrogenation, carbon formation, and carbon elimination on Ni(111) surfaces doped with different amounts of Cu. The Cu doping concentrations on the Ni surface are set as 0, 1/9, 4/9, 5/9, 8/9, and 1 ml, namely Ni(111), NiCu1, NiCu4, NiCu5, NiCu8, and Cu9. The adsorption energies and adsorption sites of the important substances were obtained by calculation. In addition, the kinetics and thermodynamics of the main reactions and potential carbon removal pathways are discussed. Prior studies have shown that the introduction of Cu weakens the interaction between the Ni-based surface and the absorber, thereby enhancing the activity of various species on the surface of Ni-based catalysts. Second, the methane cracking path on the Ni-based surface is CH4 → CH3 → CH2 → CH, and the paths on the other five surfaces are the same. We found that the addition of Cu can weaken the adsorption of C, inhibit the activity of CH4 dehydrogenation, and promote the binding of C to the intermediate medium on the Ni-based surface, thus improving the ability of carbon deposition resistance. Finally, based on our DFT calculations, several potential carbon removal pathways are discussed in detail, and it is believed that the problem of carbon removal on SOFC anodes should focus on the oxidation of CH while preventing its direct cracking.

作者简介

Xin Ding

Faculty of Metallurgical and Energy Engineering, Kunming University of Science and Technology; The Key Laboratory of Vacuum Metallurgy of Non-Ferrous Metals of Yunnan Province

Email: kgyujie@kust.edu.cn
China, 650093, Yunnan Kunming; China, 650093, Yunnan Kunming

Jie Yu

Faculty of Metallurgical and Energy Engineering, Kunming University of Science and Technology; The Key Laboratory of Vacuum Metallurgy of Non-Ferrous Metals of Yunnan Province

编辑信件的主要联系方式.
Email: kgyujie@kust.edu.cn
China, 650093, Yunnan Kunming; China, 650093, Yunnan Kunming

Feng Chen

Faculty of Metallurgical and Energy Engineering, Kunming University of Science and Technology; The Key Laboratory of Vacuum Metallurgy of Non-Ferrous Metals of Yunnan Province

Email: kgyujie@kust.edu.cn
China, 650093, Yunnan Kunming; China, 650093, Yunnan Kunming

Shu Hu

Faculty of Metallurgical and Energy Engineering, Kunming University of Science and Technology; The Key Laboratory of Vacuum Metallurgy of Non-Ferrous Metals of Yunnan Province

Email: kgyujie@kust.edu.cn
China, 650093, Yunnan Kunming; China, 650093, Yunnan Kunming

Wei Yang

Faculty of Metallurgical and Energy Engineering, Kunming University of Science and Technology; The Key Laboratory of Vacuum Metallurgy of Non-Ferrous Metals of Yunnan Province

Email: kgyujie@kust.edu.cn
China, 650093, Yunnan Kunming; China, 650093, Yunnan Kunming

Cui Qiao

Faculty of Metallurgical and Energy Engineering, Kunming University of Science and Technology; The Key Laboratory of Vacuum Metallurgy of Non-Ferrous Metals of Yunnan Province

Email: kgyujie@kust.edu.cn
China, 650093, Yunnan Kunming; China, 650093, Yunnan Kunming

Xiu Chen

Faculty of Metallurgical and Energy Engineering, Kunming University of Science and Technology; The Key Laboratory of Vacuum Metallurgy of Non-Ferrous Metals of Yunnan Province

Email: kgyujie@kust.edu.cn
China, 650093, Yunnan Kunming; China, 650093, Yunnan Kunming

Wen Hui Ma

Faculty of Metallurgical and Energy Engineering, Kunming University of Science and Technology; The Key Laboratory of Vacuum Metallurgy of Non-Ferrous Metals of Yunnan Province; School of Science and Technology, Pu’er University

Email: kgyujie@kust.edu.cn
China, 650093, Yunnan Kunming; China, 650093, Yunnan Kunming; China, 665000, Yunan Puer

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».