Denna rapport går ut på att undersöka litiumjonbatterierna som används i Samsung Galaxy S3 och S4 med lanseringsåren 2012 respektive 2013. Projektet går ut på att undersöka hur dessa batterier har påverkats med tiden samt hur de påverkas av temperaturen. För att lyckas med detta gjordes elektrokemiska cyklingar, dvs upp- och urladdningar av batterierna, samt impedansmätningar. Datan jämfördes med två nyinköpta batterier av samma modell som undersöktes på samma sätt. Från de olika mätningarna framgick det att de åldrade batterierna visade sig vara känsligare mot temperaturförändringar jämfört med de nya batterierna. Mätningarna visade även att lägre temperaturer försämrade samtliga batteriernas prestanda då en lägre kapacitet uppmättes. Från de impedansmätningar som utfördes fanns ett tydligt samband mellan kinetikmotståndet hos ett litiumjonbatteri i förhållande till omgivningstemperaturen, där en lägre temperatur ger upphov till ett större kinetikmostånd. Utöver dessa resultat visade det sig att kemin i batteriet till Samsung Galaxy S4 verkar ha ändrats genom åren, detta eftersom att formen på urladdningskurvan för det äldre GalaxyS4 batteriet skiljer sig från det nyinköpta. / This report examines lithium-ion batteries used in Samsung Galaxy S3 and S4 with the launch years 2012 and 2013, respectively. The project aims to examine how these batteries have been affected over time and how they are affected by temperature. To succeed in this, electrochemical cycles were performed, i.e. charging and discharging of the batteries, as well as impedance measurements. The data were compared with two newly purchased batteries of the same model that were examined in the same way. The various measurements showed that the aged batteries proved to be more sensitive to temperature changes compared with the new batteries. The measurements also showed that lower temperatures limited all the battery's performance when a lower capacity was measured. From the impedance measurements performed, there was a clear relationship between the kinetic resistance of a lithium-ion battery in relation to the ambient temperature, where a lower temperature gave rise to a greater kinetic resistance. In addition to these results, the chemistry in the battery of the Samsung Galaxy S4 seems to have changed over the years, this was determined by comparing the discharge curve for the older Galaxy S4 battery with the newly purchased one.

Sundets avloppsreningsverk (ARV) i Växjö har fått bidrag för att genomföra en förstudie och pilotstudier för avancerad avloppsvattenrening och en av teknikerna som undersöks är aktivt kol. Användning av aktivt kol kan skapa miljöpåverkan främst på grund av energiåtgången vid tillverkning av aktivt kol. Använt aktivt kol kan återaktiveras genom regenerering för att få tillbaka dess aktiva egenskaper, då föroreningarna på använt aktivt kol destrueras. Det finns olika metoder att regenerera aktivt kol, bland annat termisk, kemisk, fotokatalytisk, elektrokemisk och biologisk regenerering. Syftet med denna studie är att analysera och beskriva de fem nämnda regenereringsmetoderna av granulerat aktivt kol (GAK) för eventuell användning vid Sundet. Resultatet tyder på att termisk regenerering har störst möjlighet att tillämpas i verkligheten bland dessa metoder eftersom termisk regenerering är mest utvecklad till att regenerera GAK i stora mängder. Metoden har även hög regenereringseffektivitet (RE). För Sundets ARV i Växjö kan termisk regenerering vara lovande eftersom förutsättningar (CO2 och ånga) som behövs för termisk regenerering finns. Mängden aktivt kol som behövs för Sundet uppskattas till 200 ton och det räcker ungefär i 1,5 år. En första grov och förenklad kostnadsuppskattning tyder på att en lokal regenerering vid Sundets ARV kan ha ekonomiska fördelar och bör undersökas vidare.

Increasing energy demand draws attention to new materials for improving current energy storage technologies. Particular interest is directed at solid state batteries and glass Na3ClO electrolyte is a promising candidate. In this report we explore some of the properties of this new glass and its capabilities as a potential electrolyte for a solid-state battery. The two aims of the study were to model the amorphous structure of the glass using the stochastic quenching method based on density functional theory as well as assessing the electrochemical stability of it against a metallic sodium electrode. Using VASP, a computational code based on density functional theory, we performed calculations of two 150 atom supercells, where the atoms were moved around until the systems were relaxed to obtain two glass models and the resulting structures were analyzed and characterized. The characterization of the structures was made by means of partial radial distribution functions, angle distribution functions, coordination numbers and bond lengths, which showed that the two models are statistically equivalent and either one can be used for the stability assessment of the glass. The electrochemical stability was assessed by inserting an extra sodium atom in possible holes in the glass model and calculating the energetics of Na insertion in each of these holes. This was made for 30 different hole positions. The reduction potential indicates the stability of each hole and the results was plotted as an energy distribution. Two peaks in the energy distribution, located at positive and negative energies, indicating stable and unstable holes, respectively. This indicates that the amorphous structure of the glass allows Na ions to travel (unstable holes). The stable peak has a greater probability density, which indicates a stable electrolyte against sodium metal electrode, though a larger sampling of holes is required for better statistics. / Ökande krav på energiefterfrågan uppmärksammar nya material för att förbättra nuvarande energilagringsteknik, med fokus på solida batterier och glaset Na3ClO som en lovande kandidat för elektrolyt. I denna rapport undersöks några av egenskaperna för glaset samt möjligheten för denna att fungera som elektrolyt i ett solid-state batteri. Målen med projektet var att modellera den amorfa strukturen av glaset genom att använda stochastic quenching method som baseras på density functional theory samt undersöka den elektrokemiska stabiliteten mot en metallisk natrium elektrod. Genom användning av VASP, beräkningskoder baserade på density functional theroy, beräknades två superceller med 150 atomer vardera där atomerna flyttas runt tills dess att systemet var relaxerat och två modeller av glaset erhölls. Dessa var sedan visualiserades och karakteriserade. Karakterisering av strukturerna gjordes genom en partiella radiella fördelningsfunktioner, vinkel distrubitionsfunktioner, koordinationsnummer och bindningslängder. Detta visade på statistisk ekvivalens, vilket innebär att båda modellerna kan användas för vidare stabilitetsundersökning. Den elektrokemiska stabiliteten undersöktes genom att sätta in en extra natrium atom i möjliga hål i glas modellen samt beräkna dess energier av Na insättning i respektive hål. Detta gjordes för 30 olika positioner för hålen. Reduktionspotentialen indikerar stabiliteten för respektive hål, och resultatet plottades som en energidistribution. Två toppar i energidistributionen, lokaliserade vid positiva och negativa energier, indikerar stabila respeltive instabila hål. Detta indikerar på att den amorfa strukturen för glaset tillåter Na joner att färdas (instabila hål). Den stabila toppen har en större sannolikhetstäthet vilket indikerar på en stabil elektrolyt mot en metallisk natrium elektrod, men en större samling hål krävs för en bättre statistisk säkerhet.

Det finns många biotekniska analys- och detekteringsmetoder. Metoderna används för identifiering och kvantifiering av biomarkörer. Denna studie har analyserat detekteringsmetoder i de fall där två hjärtspecifika biomarkörer används, troponin och kreatinkinas. Studien avsåg att först identifiera tillämpningsfrekvensen av detekteringsmetoder i Sverige samt internationellt. Vidare identifieras sambandet mellan avgörande parametrar i val av detekteringsmetod. Metoden gick ut på att först bestämma den mest frekventa detekteringsmetoden i Sverige med hjälp av en enkät som skickades till olika laboratorier, sedan studerades tidigare studier publicerade på olika internationella databaser. Studierna som tillämpades var på hjärtspecifika troponin och kreatinkinas för att identifiera val av detekteringsmetod, detekteringskaraktäristika och användarvänlighetsparametrar. Studiens resultat visade att nationellt finns det tre detekteringsmetoder som är de mest använda för identifiering av kreatinkinas: masspektrometri, elektrokemisk luminescence och spektrometri. Internationellt är den dominerande metoden däremot elektrokemisk luminescence. För troponin är den dominerande metoden nationellt: elektrokemisk luminescence och flödescytometri, medan internationellt: elektrokemisk luminescence. Elektrokemisk luminescence är i många fall en stark vinnare i tillämpningen. Ytterligare iakttogs korrelationskoefficienter mellan parametern för att identifiera det starkaste respektive svagaste sambandet. Avgörande parametrar i val av elektrokemisk luminescence, visar på flera samband. Elektrokemisk luminescence och kreatinkinas tilldelas en korrelationskoefficient nära ett för parametrar som volym och känslighet och en korrelationskoefficient nära minus ett för linjärt mätområde och volym, samt kostnad och minimummängd. Medan för troponin och elektrokemisk luminescence erhålls en korrelationskoefficient nära ett för parametrar som känslighet och kostnad och en koefficient nära minus ett för kostnad och tid. / There are many biotechnological analysis- and detection methods. The methods are used for identification and quantification of biomarkers. This study has analyzed detection methods incases where two heart-specific biomarkers are used, troponin and creatine kinase. The study was intended to first identify the application frequency of detection methods in Sweden and internationally. Then identify the relationship between crucial parameters in the choice of detection method. The method consisted of first determining the most frequent detection method in Sweden with the help of a questionnaire that was sent to different laboratories, then previous studies published on various international databases were observed. The studies applied were on topics regarding cardiac-specific troponin and creatine kinase to identify choice of detection method, detection characteristics, and ease of use parameters. The results of the study showed that nationally, the detection methods most used for creatine kinase are mass spectrometry, electrochemical luminescence, and spectrometry. Internationally, however, the dominant method is electrochemical luminescence. For troponin, on a national level the dominant methods are electrochemical luminescence and flow cytometry, while internationally: electrochemical luminescence. Electrochemical luminescence is in many cases a strong winner in application. In addition, correlation coefficients are observed between the decisive parameters for a detection method, to identify the strongest and weakest relationships. Electrochemical luminescence and creatine kinase are assigned a correlation coefficient close to one for parameters such as volume and sensitivity and a correlation coefficient when minus one for measurement range and volume, as well as cost and minimum amount. While for troponin and electrochemical luminescence, a correlation coefficient close to one is obtained for parameters such as sensitivity and cost and a coefficient close to minus one for cost and time.

n a world of unsustainable growth and increasingly catastrophic climate events, the quest for sustainability is open. Electrochemical ammonia synthesis (EAS) represents an eco-friendly means for green ammonia production. This technology mainly requires electricity, which can be harvested from renewable sources, as its energy input, and can be employed in a decentralized fashion, cutting down transport emissions and complexity. Green ammonia could help humanity as a hydrogen carrier, energy storage and sustainable fertilizer. However, sustainable alternatives are still far from achieving the production rates of the current adopted technology, namely the Haber-Bosch process. The present experimental-based investigation explores the feasibility of implementing a new membrane-less porous walls approach to electrochemical ammonia synthesis. This research mainly revolves around two experimental phases: the first considering a single compartment (SC) cell electrochemical set-up, and the second a membrane-less porous walls (PW) cell set-up. The former was used to gain knowledge regarding membrane-less cell behaviour, which then was applied to the latter, whose aim was to achieve ammonia synthesis. It was demonstrated that this approach can achieve high current densities (707.4 mA cm-2) and high ammonia production rate (1727.9 μmol cm-2 h-1) at -3.1V (cell voltage), through catalytic nitrate (𝑁𝑂3−) reduction, on nickel phosphide sheet cathode, in an aqueous sodium hydroxide electrolyte solution. On the contrary, it shows low faradaic efficiency, only 43%. Even if the results were partially validated by literature and contamination tests, isotope labelling experiments need to be conducted for more reliable estimates. These findings add another promising perspective to the field of electrochemical ammonia synthesis. / I en värld av ohållbar tillväxt och alltmer katastrofala klimathändelser är strävan efter hållbarhet öppen. Elektrokemisk ammoniaksyntes (EAS) är en miljövänlig metod för grön ammoniakproduktion. Denna teknik kräver främst el, som kan förses från förnybara källor, för energitillförsel och kan användas på ett decentraliserat sätt, vilket minskar transportutsläppen och komplexiteten. Grön ammoniak kan hjälpa mänskligheten som vätgasbärare, energilagring och hållbart gödningsmedel. Hållbara alternativ är dock fortfarande långt ifrån att uppnå produktionsnivån för nuvarande teknik, nämligen Haber-Bosch-processen. Detta experimentella arbete undersöker möjligheten att implementera en ny strategi för elektrokemisk ammoniaksyntes genom membranfri porösväggar. Denna forskning handlar huvudsakligen om två experimentella faser: den första handlar om enkelfack (SC) cellelektrokemisk uppsättning, och den andra en membranfri porösväggar (PW) celluppsättning. Den förstnämnda användes för att få kunskap om membranfritt cellbeteende, som sedan applicerades på det senare, vars mål var att uppnå ammoniaksyntes. Det har visats att den just nämnda tekniken kan uppnå högströmtätheter (707.4 mA cm-2) och hög ammoniakproduktionshastighet (1727.9 μmol cm-2 h-1) vid -3.1V (cellspänning), genom katalytiskt nitrat (𝑁𝑂3−) reduktion, på nickelfosfidarkatod i en vattenhaltig natriumhydroxidelektrolytlösning. Å andra sidan visar resultaten en låg faradaisk effektivitet, bara 43%. Även om resultaten delvis validerades genom litteratur- och kontamineringstester, måste isotopmärkningsexperiment genomföras för mer pålitliga uppskattningar. Dessa fynd lägger till ytterligare ett lovande perspektiv på området elektrokemisk ammoniaksyntes.

Aluminium och aluminiumlegeringar har ganska bra korrosionsbeständighet, men dessa material kan fortfarande korrodera. Metallkorrosion är aldrig önskvärt och det kan leda till katastrofala resultat i olika branscher och applikationer. Det finns olika metoder för att skydda aluminium och dess legeringar från korrosion, såsom anodisering och användning av olika beläggningstekniker. Inte mycket forskning har gjorts på aluminium belagd med en organisk beläggning innehållande ledande polymer. Ännu mindre är känt om aluminium belagt med en vattenbaserad polymer matris innehållande ledande polymer.  Tre system undersöktes i mitt examensarbete om deras korrosionsskyddande egenskaper. För detta ändamål användes elektrokemisk impedansspektroskopi, öppen kretspotential och potentiodynamisk polarisering, samt gjordes även en del atomkraftsmikroskopi, AFM, mätningar. Aluminium belagt med en vattenbaserad polymer matris i frånvaro av PANI hade ett bra korrosionsskydd först men reducerade barriäregenskaper över tiden i 1 M NaCl. Hållbarheten för den vattenbaserade polymer matrisen i frånvaro av PANI undersöktes också kort. Det visades att en nygjord vattenbaserad polymer matris uppvisade bättre korrosionsskydd än en 2 år gammal vattenbaserad polymer matris lagrad vid rumstemperatur.  Aluminium belagt med den vattenbaserade polymer matrisen i närvaro av PANI visade initialt tecken på aktivt korrosionsskydd men övergick till passivt korrosionsskydd med tiden. Atomkraftmikroskop användes i olika lägen för att få insikt om den vattenbaserade polymer matrisen i närvaro av PANI. Ett ledande nätverk observerades i AFM-mätningarna och konfokalt ljusmikroskop antydde verkligen att detta skulle vara fallet. Det ledande nätverket i den vattenbaserade polymer matrisen kan förklara det aktiva korrosionsskyddet som observerades initialt. Fler studier behövs för att få insikt om de kemiska processerna vid gränssnittet mellan aluminiumlegeringen och den vattenbaserade polymer matrisen i närvaro av PANI. / Aluminum and aluminum alloys have rather good corrosion resistance, but these materials can still corrode. Metal corrosion is never wanted, and it can lead to disastrous outcomes in various industries and applications. There are different methods to protects aluminum and its alloys from corrosion, such as anodization and the use of various coatings techniques. Not a lot of research have been done on aluminum coated with an organic coating containing conductive polymer. Even less is known about aluminum coated with a waterborne polymer matrix containing conductive polymer.  Three systems were investigated in my diploma thesis work regarding their anti-corrosion properties. To this end electrochemical impedance spectroscopy, open circuit potential and potentiodynamic polarization were utilized, and also some atomic force microscopy, AFM, measurements were done. Aluminum coated with a waterborne polymer matrix in the absence of PANI had a good corrosion protection at first but reduced barrier properties over time in 1 M NaCl. The shelf-life of the waterborne polymer matrix in the absence of PANI was also briefly investigated. It was shown that a freshly made waterborne polymer matrix exhibited better corrosion protection than a 2 years old waterborne polymer matrix stored at room temperature.  Aluminum coated with the waterborne polymer matrix in the presence of PANI showed signs of active corrosion protection initially, but it transitioned to passive corrosion protection with time. Atomic force microscopy was used in various modes to gain insight on the waterborne polymer matrix in the presence of PANI. A conducting network was observed in the AFM measurements and confocal light optical microscopy indeed suggested that this would be the case. The conducting network in the waterborne polymer matrix could explain the active corrosion protection observed initially. More studies are needed to gain insight on the chemical processes at the interface of the aluminum alloy and the waterborne polymer matrix in presence of PANI.

The fast pyrolysis plant at RISE – ETC, Piteå produces carbon rich chars in bulk from various sources of biomass as feedstock. These in-house manufactured carbon rich chars were upgraded via pyrolysis as well as chemical activation using KOH to enhance their potential as an electrode material for supercapacitors. Commercial activated charcoal (Merck) was also studied and used as a yardstick for comparing performance of our materials. Investigations using EDX show enrichment in carbon content and very low amounts of impurities in the materials prepared from wood char after specific treatments for upgrading. Two-electrode coin cell apparatus with an aqueous electrolyte was used to determine the electrochemical performance of these materials. Wood char after KOH activation shows a high specific capacitance of ~105 Fg-1 at 2 Ag-1 in galvanostatic charge discharge measurements which outperformed activated charcoal used in this study (~68 Fg-1 at 2 Ag-1). This material was tested in a wide range of conditions (current density ranging from 0.1 Ag-1 to 10 Ag-1) and showed specific capacitance from ~90 Fg-1 (for 10 Ag-1) up to ~118 Fg-1 (for 0.1 Ag-1). Fatigue testing for >20000 cycles showed a remarkably high retention (>96%) of capacitance. Currently, most commercial supercapacitors use activated carbon materials prepared from coconut shells as the active electrode material which are not native to Sweden. In this study, we upgrade wood chars produced at RISE – ETC from biomass sources obtained locally (Sweden and Scandinavia) and demonstrate their applicability as supercapacitor electrode materials. / Den snabba pyrolysanläggningen vid RISE - ETC, Piteå, producerar kolrika kol i bulk från olika källor till biomassa som råvara. Dessa interna tillverkade kolrika karaktärer uppgraderades via pyrolys samt kemisk aktivering med hjälp av KOH för att förbättra deras potential som ett elektrodmaterial för superkondensatorer. Kommersiellt aktivt kol (Merck) studerades och användes som en måttstock för att jämföra våra materials prestanda. Undersökningar med EDX visar berikning av kolinnehåll och mycket låga mängder föroreningar i material som framställts av träkol efter specifika behandlingar för uppgradering. Tvåelektrodmyntcellapparater med en vattenhaltig elektrolyt användes för att bestämma den elektrokemiska prestandan hos dessa material. Träkol efter KOH-aktivering visar en hög specifik kapacitans på ~ 105 Fg-1 vid 2 Ag-1 i galvanostatiska laddningsurladdningsmätningar som överträffade aktivt kol som användes i denna studie (~ 68 Fg-1 vid 2 Ag-1). Detta material testades under ett stort antal betingelser (strömtäthet från 0,1 Ag-1 till 10 Ag-1) och visade specifik kapacitans från ~ 90 Fg-1 (för 10 Ag-1) upp till ~ 118 Fg-1 (för 0,1 Ag-1). Trötthetstestning för > 20000 cykler visade en anmärkningsvärt hög retention (> 96%) av kapacitansen. För närvarande använder de flesta kommersiella superkondensatorer aktivt kolmaterial framställt av kokosnötskal som det aktiva elektrodmaterialet som inte är hemma i Sverige. I den här studien uppgraderar vi träkolor som produceras vid RISE - ETC från biomassakällor erhållna lokalt (Sverige och Skandinavien) och visar deras användbarhet som superkapacitorelektrodmaterial.

The Swedish Armed Forces are investigating high-risk applications where lithium-ion batteries (LIB) can replace traditional lead-acid batteries. Understanding the potential safety risks and evaluating a battery's instability is crucial for military applications. This report aimed to identify critical safety parameters (temperature, potential, and impedance) in commercial batteries with NMC and LFP electrode chemistries, and to investigate how surrounding cells are affected when a battery suffers from thermal runaway (TR) in a battery module developed by FOI. Accelerated rate calorimetry (ARC) experiments on NMC-based Samsung SDI INR21700-40T and INR21700-50E and LFP-based A123 Systems ANR26650m1-B batteries were conducted to identify critical onset conditions of TR. ARC experiments were conducted with continuous electrochemical impedance spectroscopy (EIS) measurements to correlate thermal behavior with electrochemical changes in the cell impedance and voltage. The NMC-based batteries showed a distinct endothermic reaction between 116 °C and 121 °C, an onset temperature of exothermic self-heating at around 120 °C, which progressed to an explosive decomposition at about 170 °C and resulted in an adiabatic temperature rise of 250 °C to 290 °C. A significant increase in the cell’s impedance at around 100 °C indicated that the current interrupt device (CID) was triggered due to gas formation and critical pressure build-up within the cell. The LFP-based battery demonstrated improved thermal stability during ARC measurements and did not suffer from TR when heated to 300 °C. Thermal runaway propagation experiments were conducted in a battery module developed by FOI. The identified onset temperatures and electrochemical markers were then used to evaluate the stability of the module cells. Cell temperature increases between 16 °C and 48 °C was observed in cells directly adjacent to the trigger cell. Cells further from the trigger cell experienced uniform temperature increases of between 8 °C and 30 °C. EIS measurements of the module cells revealed no significant changes in their impedance spectra. The insulating polymer wrap around each cell was found to be crucial in preventing TR propagation. TR propagated from cell-to-cell in the module when the insulating wraps were removed, and cells were in direct contact with the thermally conductive heat sink. / Försvarsmakten undersöker högriskapplikationer där litiumjonbatterier kan ersätta traditionella blysyrabatterier. Att förstå säkerhetsrisker och utvärdera ett batteris instabilitet är särskilt viktigt för militära tillämpningar. Denna rapport syftar till att identifiera kritiska säkerhetsparametrar (temperatur, spänning och impedans) för kommersiella batterier med NMC- och LFP-elektrodkemier samt undersöka hur omkringliggande celler påverkas när ett batteri termiskt rusar (TR) i en batterimodul utvecklad av FOI. ARC-experiment genomfördes på NMC-baserad Samsung SDI INR21700-40T och INR21700-50E och A123 Systems ANR26650m1-B batterier för att karakterisera förloppet av termisk rusning (TR). ARC-experiment utfördes med kontinuerliga elektrokemisk impedansspektroskopi (EIS) för att korrelera termiskt beteende med elektrokemiska förändringar i cellimpedansen och spänningen. Det NMC-baserade batterierna uppvisade en tydlig endotermisk reaktion mellan 116 °C och 121 °C, exotermiska reaktioner påbörjades vid 120 °C och ledde till explosiv termisk rusning vid cirka 170 °C, vilket gav upphov till en adiabatisk temperaturökning på 250 °C till 290 °C. En signifikant ökning av cellens impedans vid cirka 100 °C indikerade att den inre säkerhetsventilen utlöstes på grund av gasbildning och kritisk tryckuppbyggnad i cellen. Det LFP-baserade batteriet visade förbättrad termisk stabilitet under ARC-mätningar och drabbades inte av TR vid uppvärmning till 300 °C. Termiska rusningsförsök genomfördes på en batterimodul utvecklad av FOI. De identifierade starttemperaturerna och elektrokemiska markörerna användes för att utvärdera modulcellernas stabilitet. Celltemperaturökningar mellan 16 °C och 48 °C observerades i celler direkt intill triggcellen. Celler längre från triggcellen upplevde likformiga temperaturökningar mellan 8 °C och 30 °C. EIS-mätningar av modulcellerna avslöjade inga signifikanta förändringar i deras impedansspektra. Det isolerande polymeromslaget runt varje cell var avgörande för att förhindra propagering av termisk rusning i modulen. Termisk rusning propagerade från cell till cell i modulen när de isolerande omslagen togs bort och cellerna var i direkt kontakt med den värmeledande kylflänsen.

På senare år har efterfrågan på stålmaterial av låg vikt ökat, speciellt inom transportsektorn. Genom att addera Al till stål sänks densiteten vilket gör att FeAl-legeringar är ett lovande material för fordonskonstruktion. Vätskekorrosionsegenskaper undersöktes av 3D – printade FeAl prover som innehöll 0 – 10 vikt% Al och 0,1 vikt% Zr för att bestämma hur korrosionsegenskaperna förändrades med avseende på Al – innehållet. Korrosionsresistansen var i stor utsträckning beroende av huruvida en passiv film av Al2O3 bildades på ytan eller ej. Korrosionshastigheten bestämdes genom EIS – och PDP – analyser utförda i 3,5 vikt% NaCl-lösning samt genom viktförlusttester i 1 M HCl respektive 0,5 M H2SO4. Vidare karaktäriserades proverna genom XRF, XRD, EDS, SEM och optisk mikroskopi vilket bland annat visade på att samtliga prover var enfassystem samt att den kemiska sammansättningen var enligt förväntan. Vidare indikerade optisk mikroskopi och SEM att ett högre Al – innehåll resulterar i att proverna blir mer porösa. Elektrokemiska tester antyder att ett Al – innehåll om 10 vikt% förbättrade korrosionsresistansen. Detta antyder möjligen, men kan inte definitivt fastslås från de utförda experimenten, att det krävs 10 vikt% Al för att en passiv film som täcker hela materialytan ska bildas. Korrosionshastigheten var 7 – 10 gånger högre vid viktförlusttest jämfört med elektrokemiska test. Detta förklaras genom att den skyddande passiva filmen bröts ned under de sura förhållanden som viktförlusttesten utfördes i medan den passiva Al2O3 filmen kunde bestå i de pH – neutrala förhållanden som elektrokemiska test utfördes vid. Detta speglar att bildandet och stabiliteten av Al2O3-filmen är vitalt för att sänka korrosionshastigheten. / In recent years the demand for lightweight ferritic steels has increased, particularly for transport applications. The addition of Al lowers the density, hence making FeAl alloys promising materials for such constructions. Aqueous corrosion properties of 3D – printed FeAl samples ranging from 0 – 10 wt% Al and containing 0.1 wt% Zr were investigated to determine how the Al content affects the corrosion resistance. The corrosion rate was found to greatly depend on the formation and stability of a protective passive film of Al2O3 forming on the material surface. A corrosion rate was obtained via EIS and PDP in 3.5 wt% NaCl as well as via weight loss testing in 1 M HCl and 0.5 M H2SO4. Additionally, XRF, XRD, EDS, SEM and optical microscopy tests were carried out to characterize the samples. XRF and EDS confirmed that the elemental composition of the samples was as expected and XRD indicated that all samples were single phase systems. Furthermore, optical microscopy and SEM indicated that higher Al content makes the samples more porous. Electrochemical testing indicated that addition of 10 wt% Al greatly improves the corrosion properties suggesting that it may require 10 wt% Al to form a passive film that covers the whole surface, although this cannot be said for certain from these experiments. Moreover, the corrosion rate was 7 – 70 times lower during electrochemical testing compared to weight loss testing, in which the passive film breaks down due to the acidic conditions. This emphasizes that the stability of the Al2O3 film is vital for slowing down the corrosion rate of FeAl alloys.

The proton exchange membrane fuel cell generates electricity from hydrogen and oxygen (from air) through electrocatalytic reactions in an electrochemical cell. The Pt/C catalyst, commonly used in PEM fuel cells, is very sensitive to impurities that can interact with the active catalyst sites and limit fuel cell performance. Unfortunately, most hydrogen is currently produced from fossil sources, and inevitably contains impurities. The subject of this thesis is the effect of hydrogen impurities on the operation of a PEM fuel cell using a Pt/C anode. The impurities studied are carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2), and selected hydrocarbons. Particular focus is given to the interaction between the impurities studied and the anode catalyst. The main method used in the study involved performing cyclic voltammetry and mass spectrometry, simultaneously. Other electrochemical techniques are also employed. The results show that all the impurities studied adsorb to some extent on the Pt/C catalyst surface, and require potentials comparable to that of CO oxidation, i.e., about 0.6V, or higher to be removed by oxidation to CO2. For complete oxidation of propene, and toluene, potentials of above 0.8, and 1.0V, respectively, are required. The unsaturated hydrocarbons can be desorbed to some extent by reduction, but oxidation is required for complete removal. Adsorption of ethene, propene, and CO2 is dependent on the presence of adsorbed or gaseous hydrogen. Hydrogen inhibits ethene and propene adsorption, but facilitates CO2 adsorption. Adsorption of methane and propane is very limited and high concentrations of methane cause dilution effects only. The adlayer formed on the Pt/C anode catalyst in the presence of CO2, or moderate amounts of hydrocarbons, is found to be insffuciently complete to notably interfere with the hydrogen oxidation reaction. Higher concentrations of toluene do, however, limit the reaction. / Polymerelektrolytbränslecellen genererar elektricitet fran vätgas och syrgas (fran luft) genom elektrokatalytiska reaktioner i en elektrokemisk cell. Den platina-baserade katalysator som oftast används i dessa bränsleceller är känslig mot föroreningar, då dessa kan interagera med katalysatorns aktiva yta, och därmed begränsna bränslecellens prestanda. Tyvärr produceras dagens vätgas huvudsakligen fran fossila källor och innehåller därför oundvikligen föroreningar. Denna avhandling behandlar hur olika vätgasföroreningar påverkar katalysatorns aktivitet och bränslecellens drift. De föroreningar som studeras är kolmonoxid (CO) och koldioxid (CO2), samt ett antal mindre kolväten. Störst fokus ligger på hur dessa föroreningar interagerar med anodens Pt/C katalysator. Den metod som huvudsakligen används är cyklisk voltammetri kombinerat med masspektrometri, men flera elektrokemiska metoder har använts. Resultaten visar att alla undersökta föroreningar adsorberar på Pt/C katalysatorns yta i större eller mindre utstreckning. For att avlägsna det adsoberade skiktet genom oxidation till CO2 krävs potentialer jämförbara med CO oxidation, dvs ca 0,6V, eller högre. Fullständig oxidation av propen eller toluen kräver potentialer högre än 0,8V respektive 1,0V. De omättade kolvätena kan delvis avlägsnas genom reduktion, men fullständig avlägsning kräver oxidation. Närvaron av väte, i gasform eller adsorberat pa katalysatorn, hämmar adsorptionen av eten och propen, men främjar CO2 adsorption. Metan och propan adsorberar i mycket begränsad utstreckning på Pt/C katalysatorns yta. De prestandaförluster som uppstår av höga koncentrationer av metan förklaras av utspädning av vätgasen. Det adsorberade skiktet som bildas när Pt/C katalysatorn exponeras för CO2 eller måttliga koncentrationer av studerade kolväten, är inte tillräckligt heltäckande for att märkbart påverka vätgasreduktionen. Däremot kan höga koncentrationer av toluen begränsa reaktionen. / <p>QC 20161010</p>