Numerical study on PEMFC’s geometrical parameters under different humidifying conditions

Steady-state and three-dimensional simulations were carried out to study the influences of geometrical parameters on the performance of PEMFC under different hydrating conditions. Flow fields, species transport, transport of water in polymer membrane and movement of liquid water in cathode and anode porous layers were determined, in order to accomplish a complete estimation of ohmic and concentration losses of PEMFC power. The geometrical parameters were thickness of the polymer membrane, cathode catalyst layer as well as gas channel to rib width ratio. Every simulation was made under different relative humidities of inlet flows (50 and 100%) for every change of characteristic length. Results show that the influence of the geometrical parameters on ohmic and concentration losses is of considerable importance. The performance of PEMFC is seriously affected under dehydrating conditions. However, such performance may be considerably improved by using suitable geometrical parameters. Cathode and anode liquid saturation may not only affect the transport of species, but also the polymer electrolyte water content. These results show the importance of simultaneously calculating both the water absorption and desorption through the polymer electrolyte and the liquid saturation in the cathode and anode porous mediums to obtain an actual view of ohmic and concentration losses of the PEMFC performance.     

Subnanometer-scale chemistry and structure of α-iron/molybdenum nitride heterophase interfaces

The local chemistry and structure of α-iron/molybdenum nitride heterophase interfaces is studied on a subnanometer scale by atom-probe field-ion microscopy (APFIM), three-dimensional atom-probe microscopy (3DAPM) and both conventional transmission electron microscopy (CTEM) and highresolution electron microscopy (HREM). Molybdenum nitride precipitates are generated by annealing Fe-2 at. pct Mo-X, where X=0.4 at. pct Sb or 0.5 at. pct Sn, at 550 °C or 600 °C, in an ammonia/hydrogen mixture. Internal nitridation at 550 °C produces thin, coherent platelet-shaped molybdenum nitride precipitates. Nitridation at 600 °C generates a much coarser structure with semicoherent thick plate-shaped and spheroidal precipitates in addition to the thin-platelet structure. The APFIM and 3DAPM analyses of the heterophase interfaces show substantial segregation of the solute species Sn and Sb only at the coarse precipitates, with Gibbsian interfacial excesses of up to 7±3 nm⁻², whereas the broad faces of the thin platelets have no detectable segregation. The TEM and HREM analyses show that the coarse precipitates are semicoherent, whereas the thin platelets are either coherent or have much fewer misfit dislocations than geometrically necessary. This demonstrates that Sn and Sb segregation is related to the presence of misfit dislocations at the interfaces of the coarse precipitates. This article is based on a presentation made at the symposium entitled “The Mechanisms of the Massive Transformation,” a part of the Fall 2000 TMS Meeting held October 16–19, 2000, in St. Louis, Missouri, under the auspices of the ASM Phase Transformations Committee.     

Entschwefelung von gerührtem und ungerührtem Roheisen mit kalkreicher Schlacke unter oxidierender Gasatmosphäre

Aus Betriebsergebnissen bei der Pfannenentschwefelung ist ein negativer Einfluß oxidierender Gasphasen bekannt. Daher war es das Ziel der eigenen Untersuchungen in einer geeigneten Apparatur die Wirkung oxidierender Bedingungen in der Gasphase sowohl auf den Verlauf des Schwefelabbaues in der Schlacke als auch des Schwefeltransportes aus dem Roheisen in die Schlacke zu untersuchen. Oxidierende Gasphasen erwirken bei der Pfannenentschwefelung an der Phasengrenze Schlacke/Gas eine Oxidation des Schwefels aus der Schlacke, ohne jedoch bei ruhender Schlackenschicht ein Oxidationspotential in der Schlacke aufzubauen, das bis zur Phasengrenze Roheisen/Schlacke durchgreift und dort die Entschwefelung des Roheisens durch die Siliciumgehalte stört. Sowohl die Entschwefelung des Roheisens als auch die Oxidation des Schwefels aus der Schlacke werden durch höhere Temperaturen und durch eine Rührwirkung gefördert. Der Schwefeltransport wird bei den ungerührten wie bei den gerührten Schmelzen durch Diffusionsvorgänge gesteuert und auch hier durch steigende Temperaturen und rührende Kräfte begünstigt.     

Kinetics of Zn and Pb evaporation from liquid iron

The evaporation kinetics of Zn and Pb from liquid iron at 1600°C were studied under argon pressure 0.1 to 50 bar in an induction furnace. It was found that the limiting step of evaporation under p_Ar < 1 bar is diffusion in the melt. Diffusion in the gas phase becomes rate-determining with increasing argon pressure. The phase boundary reaction has no effect on the evaporation of Zn and Pb. The evaporation of Zn can evidently be reduced by increasing argon pressure above 1 bar, while the evaporation of Pb is not significantly effected by changes of argon pressure.     

Buchbesprechungen

Ohne Zusammenfassung     

Betriebsmittel für mechanische Vakuumpumpen in der chemischen und der verwandten Industrie

All vacuumpummps which use a liquid as a sealing-agent have to take care of their specific demands. In this paper liquid-ring-vacuum-pumps will be short mentioned, because the user is familiar with this pumps and alternative fluids. Using other fluids in other mecanical vacuumpumps are not in operation in the field of the various applications frequently. You will find some ideas for using other fluids which are possibly used in rotary-vane vacuum-pumps to find more consideration in the future.     

On-line coupled liquid chromatography-gas chromatography (LC-GC) and LC-LC-GC for detecting irradiation of fat-containing foods

Summary On-line coupled liquid chromatography-gas chromatography-flame ionisation detection (LC-GC-FID) enables efficient and unambiguous determination of irradiation for some fat-containing foods (e.g. meat). Other products, however, contain interfering components or are contaminated, e.g., with mineral oil. Since more selective detection by mass spectrometry has limited success, the determination was improved by a more selective isolation of some key components among the fat degradation products, e.g. the dienes or trienes, by LC-LC-GC-FID. Applications are shown for soup mixes, some spices, fish, and shrimps.

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Nachweis der Bestrahlung fetthaltiger Lebensmittel durch direkt gekoppelte LC-GC und LC-LC-GC

Zusammenfassung Die Bestrahlung einiger fetthaltiger Lebensmittel, z. B. Fleisch, kann mit direkt gekoppelter LC-GC-FID rationell und eindeutig nachgewiesen werden. In anderen Proben wird die Analyse aber durch Inhaltsstoffe des Produktes oder durch Verunreinigungen (z. B. mit Mineralöl) gestört. Da selektivere Detektion durch Massenspektrqmetrie wenig verspricht, wurde der Nachweis durch selektivere Isolierung von Schlüsselkomponenten unter den Bestrahlungsprodukten, z. B. der Diene oder Triene, mittels LC-LC-GC yerbessert. Anwendungen werden gezeigt für Suppenpulver, einige Gewürze, Fisch und Garnelen.

     

Verbessertes Widerstandsgesetz für Stufendiffusoren

Zusammenfassung Es wird ein allgemeines Widerstandsgesetz für Stufendiffusoren hergeleitet, bei dem die Widerstandszahl den Zusatzverlust gegenüber den Verlusten der bis zum Kontursprung reichenden fiktiven Kanal- bzw. Rohrstr?mungen in der Zu- und Abstr?mung beschreibt. Unter vereinfachenden Annahmen reduziert sich dieses Gesetz auf die bekannte Carnot-Formel. Insbesondere wird dabei der Anteil des Zusatzverlustes, der vom Unterdruck an der Stufe und von der Wandschubspannungs?nderung unmittelbar hinter der Stufe herrührt, vernachl?ssigt. Die Berücksichtigung dieses Anteils führt zu einem gegenüber der Carnot-Formel verbesserten Widerstandsgesetz. Herrn Prof. Dr.-Ing. Martin Fiebig zum 60. Geburtstag