Academic literature on the topic 'Pt/Co system'

Heavy metal/ferromagnet interfaces in systems with perpendicular magnetic anisotropy (PMA) hosts chiral Néel wall with the assistance of interfacial Dzyaloshinskii–Moriya interaction (iDMI). We have investigated field induced domain wall motion in the creep regime to estimate the effective iDMI strength, [Formula: see text] of sputter-deposited Ta/Pt/Co/Pt and Ta/Pt/Co/Au/Pt thin films that exhibit PMA. Two similar Pt/Co interfaces on either side of the Co layer in the Ta/Pt/Co/Pt system lead to a small [Formula: see text] with a negative sign that supports the Néel type domain wall of right-handed chirality. Ultrathin Au layers of different thicknesses have been deposited at the top Co/Pt interface to introduce asymmetry around the Co layer and control the [Formula: see text]. Here, two interfaces (Pt/Co and Au/Co) of opposite iDMI polarity have been chosen to invert the domain wall chirality to the left-handed chirality instead of the right-handed chirality found in the Ta/Pt/Co/Pt system.

In the work by methods of XRD, TEM, SAED, XPS combined with mass-spectrometry of gaseous products, SAXS, and elemental analysis of samples the phase compositions and morphology of particles of nanostructured Co-Pt system synthesized by the method of reduction of hydrazine-hydrate aqueous solutions of precursors were studied (in the region rich in Pt for the first time). It was found that in the composition range up to ≈ 60 at. % Co. XRD-analysis of synthesized samples fixes as the only FCC phase of solid solution of Co in Pt, with the established upper limit of solubility %18±1 at. At the content of Co above the limit, along with it, the X-ray diffraction unregistered phases with the content of Co above the limit in solid solution are also formed. Their presence was confirmed by the SAXS method, and their metallic nature (not oxide-hydroxide) nature follows from the results of XRD, SAED. When FCC phase formed metal reduction process proceeded directly without cobalt hydroxides forming. According to results of XPS with the Ar-etching of samples there were internal platinum-rich sub-regions in Co-Pt nanoalloys.

Abstract We prepared Pt/Co/Pt(t Pt)/IrMn heterostructures with perpendicular exchange bias (PEB) by inserting a Pt spacer between Co and IrMn. X-ray diffraction demonstrates that the IrMn and Pt layers exhibit a (111) texture promoting PEB. Here, the samples for various Pt spacer thicknesses exhibit double-shifted hysteresis loops with the coexistence of positive and negative exchange biases (EBs). Magnetic force microscopy measurement indicates that this behavior in the as-grown state results from the formation of an antiferromagnetic bidomain state with opposite signs. Also, the magnetic loop behaviors can be tailored by tuning the EB, coercive and switching fields which are sensitive to sub-nanometer changes in the spacer layer (Pt) thickness. It is found that the optimum thickness of the Pt layer is 0.8 nm by considering a well-defined single remanence state, where H EB is about seven times as large as the coercivity. Our results indicate that large EB and rather small coercivity necessary for the single-remanence state in the double-shifted Pt/Co/Pt/IrMn systems can be achieved by tuning the interface at atomic level. Moreover, magnetic properties were analyzed in detail depending on Pt space spacer layer thickness between Co and IrMn layers. These results may be useful for potential applications in future multilevel memory devices.

Amoxicillin is one of penicillin antibiotic groups with active β-lactam which the presence in surface water and wastes not only affects water quality but also causes long-term adverse effects on ecosystems and human health due to their resistance to natural biodegradation. The processing of organic waste electrochemically has the advantages of cheap and efficient cost, waste gas that does not contain toxic and hazardous materials. Have been studied the process of amoxicillin electro-oxidation mediated by a cobalt (III) in a cyclic voltammetry study using a platinum, Pt/Co(OH)2 and Pt/Co as working electrodes in acidic medium HNO3 and H2SO4 as supporting electrolytes solution. The voltammogram of Pt, Pt/Co and Pt/Co(OH)2 electrodes showed that higher current was found in medium of HNO3 0.1 M and it can be used to oxidize the amoxicillin wastes, the two anodic and cathodic peaks can be observed at potential of 200-800 mV (vs Ag/AgCl). The presence of cobalt (III) ions in the system caused the decrease of oxidation current, indicated the presence of degradation to amoxicillin.

La thèse porte sur l’élaboration et l’étude de couches nanométriques allant de Pt/Co/Pt à Pt/Co/oxyde et Pt/Co/métal lourd. Ces couches pourront faire partie du cœur magnétique de dispositifs spintroniques. Une anisotropie magnétique perpendiculaire (PMA) est requise. L’objectif est de modifier et contrôler la PMA et de manipuler l’aimantation, par un champ magnétique et aussi par tout autre moyen tel que la lumière, la contrainte ou le courant. Une part importante du travail concerne la mise en place de plusieurs plateformes de croissance (pulvérisation cathodique), de traitement (irradiation ionique) et de caractérisation (magnéto-optique Kerr), travail auquel j’ai contribué ou que j’ai dirigé. La PMA de couches de Co a été obtenue sur substrats rigides et souples, propices pour des applications. La modification de la PMA a été étudiée en variant les couches tampon et de couverture. Une modulation réversible de la PMA a été réalisée par le biais de la transition de phases d’une couche tampon de VO2. Dans des couches Pt/Co/oxyde et Pt/Co/métal lourd, la propagation de parois de domaines magnétiques a été analysée par microscopie Kerr sous impulsions magnétiques perpendiculaire et transverse, afin de sonder des effets d’interface. La propagation non-isotrope de parois de domaine en présence d’un champ magnétique transverse révèle une texture d’aimantations chirale compatible avec l'interaction Dzyaloshinskii-Moriya. Cela suggère que des couches ultraminces (< 1 nm) de Co sont susceptibles de générer des états chiraux tels que skyrmions à la température ambiante. Ce travail montre que des structures basées sur Pt/Co sont versatiles et utiles pour l’électronique de spin
The thesis focuses on the growth and study of nanoscale layers from Pt/Co/Pt to Pt/Co/oxide and Pt/Co/heavy metal. These layers could be part of the magnetic core of spintronic devices. Perpendicular magnetic anisotropy (PMA) is required. The objective is to modify and control the PMA and to manipulate the magnetization, by a magnetic field and also by any other means such as light, stress or current. A significant part of the work concerns the establishment of several platforms for growth (sputtering), treatment (ion irradiation) and characterization (magneto-optic Kerr effect), work to which I contributed or led. The PMA of Co layers was obtained on rigid and flexible substrates, suitable for applications. The modification of the PMA has been studied by varying the buffer and cover layers. Reversible modulation of PMA was achieved through the phase transition of a VO2 buffer layer. In Pt/Co/oxide and Pt/Co/heavy metal layers, the propagation of magnetic domain walls was analyzed by Kerr microscopy under perpendicular and transverse magnetic pulses, in order to probe interface effects. The non-isotropic propagation of domain walls in the presence of a transverse magnetic field reveals a chiral texture of magnetizations compatible with the Dzyaloshinskii-Moriya interaction. This suggests that ultrathin layers (<1 nm) of Co are likely to generate chiral states such as skyrmions at room temperature. This work shows that structures based on Pt/Co are versatile and useful for spin electronics

It was known highly dispersed Co (HDC) catalysts for Fischer-Tropsch applications could be synthesised from either Co metal or CoCO3 precursors. Both synthesis routes were known to precipitate Co oxide nanoparticles from solution onto a support via Co(III) ammine complexes. The synthesis pathway was not known. Using solid state NMR and single crystal X-ray diffraction (XRD) a suite of Co(III) complexes have been characterised. The HDC catalyst synthesis from Co metal produced the Co(III) complex which was identified as [(Co(NH3)3)2(μ-OH)2(μ-CO3)](CO3)∙5H2O via single crystal XRD. The 59 Co solid state NMR then confirmed the precipitant from the CoCO3 route was the same complex. The characterisation of a suite of Co(III) complexes of differing oxo coordination has been obtained. It was observed that each oxo coordinating ligand increased the NMR chemical shift by ~800 ppm. For a single oxo coordination a disparity of ~1000 ppm was also observed due to effects from the anion, crystallographic water and type of oxo coordination. Spin-spin coupling with the 59 Co nucleus was observed to occur for bidentate carbonate and ammine ligands yielded ǀ2 J( 59 Co, 13 C)ǀ of 1-10 Hz and ǀ1 J( 59 Co, 15 N)ǀ of 56-75 Hz. The bonding of monodentate and bridging carbonate ligands was observed to be ionic in nature lacking the spin-spin coupling. It was hypothesised Co oxide nanoparticles precipitated from Werner’s complex, [Co((μ-OH)2Co(NH3)4)3](SO4)3∙9H2O. This was observed in the solid state NMR studies at 14518 ppm. From the time resolved 59 Co solution state NMR measurements of the HDC catalyst syntheses a resonance was observed at 14300 ppm. This was assigned to the central Co oxo coordinated environment of Werner’s complex. In conjunction with observations of chemical shifts coinciding with known precursors to Werner’s complex, it has been possible to suggest a reaction pathway. It was concluded that [Co(NH3)5CO3]+ and [Co(NH3)4CO3]+ eventually become Werner’s complex before precipitating out of solution as Co oxide nanoparticles. The study of Pt and Ni hydrogenation catalyst precursors on α-alumina, γ-alumina, silica and titania have been undertaken. From the Pt materials, it was observed oligomeric Pt oxide structures deposited on the supports. The 195 Pt NMR measurements of these oligomeric structures showed disorder due to a mix of hydroxyl and O bridges in addition to preferential orientations. These orientations were thought to arise from the formation of sheet like structures. All measurements were compared to PtO2, the 195 Pt measurement of which produced an axial symmetric lineshape due to chemical shift anisotropy yielding a Ω of 3916(100) ppm, κ of -1.00(8) and a δiso of 4607(100) ppm. Finally, 27 Al measurements of the γ-alumina support showed reactions with nitric acid occurred. This formed an aluminium nitrate species on the surface which was removed with heat treatment. It was also concluded AlO(V) sites were preferential binding points for the Pt oxide. The AlO(V) 27 Al NMR resonance was seen to disappear with heat treatment, it has been proposed AlO(V) converts to AlO(VI) with the addition of Al–O– Pt bonds.

Mise au point d'un nouveau calorimètre pouvant fonctionner depuis la température ambiante jusqu'à 1800K. Application à des mesures de capacité calorifique et d'enthalpie de formation ainsi qu'à l'analyse thermique différentielle. Caractérisation de l'enthalpie de 27 composés binaires de métaux de transition. Étude à partir des résultats de plusieurs modèles de prévision des enthalpies de formation d'alliages. Discussion des résultats. Proposition d'un modèle prévisionnel de stoechiométries et des structures des phases binaires susceptibles d'apparaître dans un système métallique

Determination des diagrammes chimique et magnetique du systeme co-pt. Etude des differentes microstructures des phases ordonnees et des biphasages ordre-ordre et ordre-desordre. Etablissement d'une correlation entre desordre de spin et desordre chimique

Les alliages co-pt forment une solution solide cubique a faces centrees a haute temperature et s'ordonnent sur ce reseau pour former soit une surstructure cubique de type l1#2, soit une surstructure quadratique de type l1#0. Il existe un petit intervalle de concentration pour lequel ces deux phases ordonnees coexistent a l'equilibre. Les microstructures obtenues par l'arrangement spatial de ces deux phases sont complexes, regulieres et organisees sur plusieurs echelles. La formation de telles microstructures est necessairement pilotee par des effets de coherence elastique qui sont les seuls a pouvoir produire des forces a suffisamment longue distance. L'objectif de cette these est d'etudier et de modeliser l'influence de ces effets elastiques lors de la mise en ordre dans le systeme co-pt. Ce travail comporte a la fois une approche theorique et experimentale. Sur le plan experimental : des etudes methodiques en microscopie electronique en transmission (technique de champ sombre et de haute resolution) d'alliages de differentes concentration pour lesquels on a fait varier, par des traitements thermiques appropries, les chemins et les cinetiques de transformation. Sur le plan theorique, deux grands types d'approche ont ete developpes pour modeliser les chemins de transformation observes : i) des calculs de thermodynamique statistique (modele de champ moyen, methode variationnelle des amas, approche a la landau) pour etudier les phenomenes proprement d'ordre chimique tels que le mouillage interfacial des parois de domaine de la phase l1#2 par la phase ordonnee l1#0. Ii) developpement d'une methode de simulation numerique basee sur des equations de champs stochastiques qui permet de modeliser les effets de coherence elastique lors de la mise en ordre des alliages biphases ainsi que l'evolution cinetique des microstructures en fonction de la temperature et de la concentration.

The present thesis is about the investigation of ferromagnetic thin film systems with respect to exchange coupling, magnetization reversal behavior and effects appearing in magnetic heterostructures, namely the exchange bias and the giant magnetoresistance effect. For this purpose, DC magnetron sputtered thin films and multilayers with perpendicular magnetic anisotropy were prepared on single crystalline and rigid as well as flexible amorphous substrates. The first part concentrates on magnetic data storage applications based on the combination of the concept of bit patterned media and three dimensional magnetic memory, consisting of at least two exchange decoupled ferromagnetic storage layers. Here, [Co/Pt] multilayers, revealing different magnetic anisotropies, have been applied as storage layers and as spacer material Pt and Ru was employed. By the characterization of the magnetization reversal behavior the exchange coupling in dependence of the spacer layer thickness was studied. Furthermore, with regard to the concept of bit patterned media, the layers were also grown on self-assembled silica particles, leading to an exchange decoupled single-domain magnetic dot array, which was studied by magnetic force microscope imaging and angular dependent magneto-optic Kerr effect magnetometry to evaluate the reversal mechanism and its dependence on the array dimensions, mainly the diameter of the silica particles and layer thicknesses. To complete the study, micromagnetic simulations were performed to access smaller dimensions and to investigate the dependence of intralayer as well as interlayer coupling on the magnetization reversal of the dot array with multiple storage layers. The second part focuses on the investigation of the giant magnetoresistance effect in systems with perpendicular magnetic anisotropy, where L10 -chemically ordered FePt alloys and [Co/Pt] as well as [Co/Pd] multilayers were utilized. In case of FePt, where high temperatures during the deposition are necessary to induce the chemical ordering, diffusion and alloying of the spacer material often prevent a sufficient exchange decoupling of the ferromagnetic layers. However, with Ru as spacer material a giant magnetoresistance effect could be achieved. Large improvements of the magnetoresistive behavior of such trilayer structures are presented for [Co/Pt] and [Co/Pd] multilayers, which can be deposited at room temperature not limiting the choice of spacer as well as substrate material. Furthermore, in systems consisting of one ferromagnet with perpendicular magnetic anisotropy and one ferromagnet with in-plane magnetic easy axis, a linear and almost hysteresis-free field dependence of the electrical resistance was observed and the behavior for various thickness series has been intensively studied. Finally, the corrosion resistance in dependence of the capping layer material as well as the magnetoresistance of a strained flexible pseudo-spin-valve structure is presented. In addition, in chapter 2.5.2 an experimental study of an improved crystal growth of FePt at comparable low temperatures by molecular beam epitaxy and further promoted by a surfactant mediated growth using Sb is shown. Auger electron spectroscopy as well as Rutherford backscattering spectrometry were carried out to confirm the surface segregation of Sb and magnetic characterization revealed an increase of magnetic anisotropy in comparison to reference layers without Sb
Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich mit der Untersuchung ferromagnetischer Dünnschichtsysteme im Hinblick auf die Austauchkopplung, das Ummagnetisierungsverhalten und Effekte wie z.B. den Exchange Bias Effekt oder den Riesenmagnetwiderstandseffekt (GMR), welche in derartigen Heterostrukturen auftreten können. Die Probenpräparation erfolgte mittels DC Magnetronsputtern, wobei auf einkristallinen aber auch flexiblen sowie starren amorphen Substraten abgeschieden wurde. Im ersten Teil der Arbeit werden Untersuchungen mit dem Hintergrund einer Anwendung als magnetischer Datenträger vorgestellt. Konkret werden hier die Konzepte Bit Patterned Media (BPM) und 3D Speicher miteinander kombiniert. Letzteres Konzept basiert auf der Verwendung wenigstens zweier austauschentkoppelter ferromagnetischer Schichten, für welche [Co/Pt] Multilagen mit unterschiedlicher magnetischer Anisotropie verwendet wurden. Als Zwischenschichtmaterial diente Pt und Ru. Durch die Charakterisierung des Ummagnetisierungsverhaltens wurde die Austauschkopplung in Abhängigkeit der Zwischenschichtdicke untersucht. Darüber hinaus wurden jene Schichtstapel zur Realisierung des BPM-Konzeptes auf selbstangeordnete SiO2 Partikel mit unterschiedlichen Durchmessern aufgebracht, durch welche sich lateral austauschentkoppelte, eindomänige magnetische Nanostrukturen erzeugen lassen. Zur Untersuchung des Ummagnetisierungsverhaltens und der jeweiligen Größenabhängigkeiten (maßgeblich Durchmesser und Schichtdicke) wurden diese mittels Magnetkraftmikroskopie sowie winkelabhängiger magnetooptischer Kerr Effekt Magnetometrie untersucht. Zur weiteren Vertiefung des Verständnisses noch kleinerer Strukturgrößen erfolgten mikromagnetische Simulationen, bei denen die magnetischen Wechselwirkungen lateral (benachbarte 3D Elemente) als auch vertikal (Wechselwirkungen ferromagnetischer Schichten innerhalb eines 3D Elementes) im Interesse standen, sowie deren Auswirkungen auf das Ummagnetisierungsverhalten des gesamten Feldes. Der Fokus des zweiten Teils liegt auf der Untersuchung des Riesenmagnetwiderstandseffektes in Systemen mit senkrechter Sensitivität. Dafür sind ferromagnetische Schichten mit senkrechter magnetischer Anisotropie nötig, wobei hier die chemisch geordnete L10-Phase der FePt Legierung und [Co/Pt] sowie [Co/Pd] Multilagen Anwendung fanden. Für eine chemische Ordnung der FePt Legierung sind hohe Temperaturen während der Schichtabscheidung notwendig, welche eine hinreichende Austauschentkopplung beider ferromagnetischer Schichten meist nicht gewährleisten. Grund dafür sind einsetzende Diffusionsprozesse als auch Legierungsbildungen mit dem Zwischenschichtmaterial. In der vorliegenden Arbeit konnte der GMR Effekt daher ausschließlich mit einer Ru Zwischenschicht in FePt basierten Trilagensystemen nachgewiesen und charakterisiert werden. Enorme Verbesserungen der magnetoresistiven Eigenschaften werden im Anschluss für [Co/Pt] und vor allem [Co/Pd] Multilagen vorgestellt. Diese Schichtsysteme mit senkrechter magnetischer Anisotropie können bei Raumtemperatur präpariert werden und stellen daher keine weiteren Anforderungen an das Zwischenschichtmaterial sowie die verwendeten Substrate. Hier wurden neben Systemen mit ausschließlich senkrechter magnetischer Anisotropie auch Systeme mit gekreuzten magnetischen Anisotropien intensiv untersucht, da diese durch einen linearen und weitgehend hysteresefreien R(H) Verlauf imHinblick auf Sensoranwendungen enorme Vorteile bieten. Letztendlich wurde die Korrosionsbeständigkeit in Abhängigkeit des Deckschichtmaterials als auch die mechanische Belastbarkeit von auf flexiblen Substraten abgeschiedenen GMR-Schichtstapeln untersucht. Zusätzlich wird in Kapitel 2.5.2 eine experimentelle Studie zum Surfactant-gesteuerten Wachstum der FePt Legierung mittels Molekularstrahlepitaxie vorgestellt. Als Surfactant dient Sb, wodurch die Kristallinität bei geringer Depositionstemperatur deutlich verbessert werden konnte. Die Oberflächensegregation von Sb wurde mittels Auger Elektronenspektroskopie und Rutherford Rückstreuspektrometrie verifiziert und die Charakterisierung magnetischer Eigenschaften belegt einen Anstieg der magnetischen Anisotropieenergie im Vergleich zu Referenzproben ohne Sb

Etude des reactions exothermiques de melange atomique et d'amorphisation par reaction en phase solide dans des composites de multicouches fines metal-metal fabriques par co-laminage de rubans de materiaux purs ou d'alliages amorphes ou cristallises. La simulation numerique des reactions exothermiques est comparee aux resultats experimentaux et les utilisations possibles de ces composites en tant que fusibles de coupe circuit et alliages de brasure sont detaillees

The present thesis is about the investigation of ferromagnetic thin film systems with respect to exchange coupling, magnetization reversal behavior and effects appearing in magnetic heterostructures, namely the exchange bias and the giant magnetoresistance effect. For this purpose, DC magnetron sputtered thin films and multilayers with perpendicular magnetic anisotropy were prepared on single crystalline and rigid as well as flexible amorphous substrates. The first part concentrates on magnetic data storage applications based on the combination of the concept of bit patterned media and three dimensional magnetic memory, consisting of at least two exchange decoupled ferromagnetic storage layers. Here, [Co/Pt] multilayers, revealing different magnetic anisotropies, have been applied as storage layers and as spacer material Pt and Ru was employed. By the characterization of the magnetization reversal behavior the exchange coupling in dependence of the spacer layer thickness was studied. Furthermore, with regard to the concept of bit patterned media, the layers were also grown on self-assembled silica particles, leading to an exchange decoupled single-domain magnetic dot array, which was studied by magnetic force microscope imaging and angular dependent magneto-optic Kerr effect magnetometry to evaluate the reversal mechanism and its dependence on the array dimensions, mainly the diameter of the silica particles and layer thicknesses. To complete the study, micromagnetic simulations were performed to access smaller dimensions and to investigate the dependence of intralayer as well as interlayer coupling on the magnetization reversal of the dot array with multiple storage layers. The second part focuses on the investigation of the giant magnetoresistance effect in systems with perpendicular magnetic anisotropy, where L10 -chemically ordered FePt alloys and [Co/Pt] as well as [Co/Pd] multilayers were utilized. In case of FePt, where high temperatures during the deposition are necessary to induce the chemical ordering, diffusion and alloying of the spacer material often prevent a sufficient exchange decoupling of the ferromagnetic layers. However, with Ru as spacer material a giant magnetoresistance effect could be achieved. Large improvements of the magnetoresistive behavior of such trilayer structures are presented for [Co/Pt] and [Co/Pd] multilayers, which can be deposited at room temperature not limiting the choice of spacer as well as substrate material. Furthermore, in systems consisting of one ferromagnet with perpendicular magnetic anisotropy and one ferromagnet with in-plane magnetic easy axis, a linear and almost hysteresis-free field dependence of the electrical resistance was observed and the behavior for various thickness series has been intensively studied. Finally, the corrosion resistance in dependence of the capping layer material as well as the magnetoresistance of a strained flexible pseudo-spin-valve structure is presented. In addition, in chapter 2.5.2 an experimental study of an improved crystal growth of FePt at comparable low temperatures by molecular beam epitaxy and further promoted by a surfactant mediated growth using Sb is shown. Auger electron spectroscopy as well as Rutherford backscattering spectrometry were carried out to confirm the surface segregation of Sb and magnetic characterization revealed an increase of magnetic anisotropy in comparison to reference layers without Sb.
Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich mit der Untersuchung ferromagnetischer Dünnschichtsysteme im Hinblick auf die Austauchkopplung, das Ummagnetisierungsverhalten und Effekte wie z.B. den Exchange Bias Effekt oder den Riesenmagnetwiderstandseffekt (GMR), welche in derartigen Heterostrukturen auftreten können. Die Probenpräparation erfolgte mittels DC Magnetronsputtern, wobei auf einkristallinen aber auch flexiblen sowie starren amorphen Substraten abgeschieden wurde. Im ersten Teil der Arbeit werden Untersuchungen mit dem Hintergrund einer Anwendung als magnetischer Datenträger vorgestellt. Konkret werden hier die Konzepte Bit Patterned Media (BPM) und 3D Speicher miteinander kombiniert. Letzteres Konzept basiert auf der Verwendung wenigstens zweier austauschentkoppelter ferromagnetischer Schichten, für welche [Co/Pt] Multilagen mit unterschiedlicher magnetischer Anisotropie verwendet wurden. Als Zwischenschichtmaterial diente Pt und Ru. Durch die Charakterisierung des Ummagnetisierungsverhaltens wurde die Austauschkopplung in Abhängigkeit der Zwischenschichtdicke untersucht. Darüber hinaus wurden jene Schichtstapel zur Realisierung des BPM-Konzeptes auf selbstangeordnete SiO2 Partikel mit unterschiedlichen Durchmessern aufgebracht, durch welche sich lateral austauschentkoppelte, eindomänige magnetische Nanostrukturen erzeugen lassen. Zur Untersuchung des Ummagnetisierungsverhaltens und der jeweiligen Größenabhängigkeiten (maßgeblich Durchmesser und Schichtdicke) wurden diese mittels Magnetkraftmikroskopie sowie winkelabhängiger magnetooptischer Kerr Effekt Magnetometrie untersucht. Zur weiteren Vertiefung des Verständnisses noch kleinerer Strukturgrößen erfolgten mikromagnetische Simulationen, bei denen die magnetischen Wechselwirkungen lateral (benachbarte 3D Elemente) als auch vertikal (Wechselwirkungen ferromagnetischer Schichten innerhalb eines 3D Elementes) im Interesse standen, sowie deren Auswirkungen auf das Ummagnetisierungsverhalten des gesamten Feldes. Der Fokus des zweiten Teils liegt auf der Untersuchung des Riesenmagnetwiderstandseffektes in Systemen mit senkrechter Sensitivität. Dafür sind ferromagnetische Schichten mit senkrechter magnetischer Anisotropie nötig, wobei hier die chemisch geordnete L10-Phase der FePt Legierung und [Co/Pt] sowie [Co/Pd] Multilagen Anwendung fanden. Für eine chemische Ordnung der FePt Legierung sind hohe Temperaturen während der Schichtabscheidung notwendig, welche eine hinreichende Austauschentkopplung beider ferromagnetischer Schichten meist nicht gewährleisten. Grund dafür sind einsetzende Diffusionsprozesse als auch Legierungsbildungen mit dem Zwischenschichtmaterial. In der vorliegenden Arbeit konnte der GMR Effekt daher ausschließlich mit einer Ru Zwischenschicht in FePt basierten Trilagensystemen nachgewiesen und charakterisiert werden. Enorme Verbesserungen der magnetoresistiven Eigenschaften werden im Anschluss für [Co/Pt] und vor allem [Co/Pd] Multilagen vorgestellt. Diese Schichtsysteme mit senkrechter magnetischer Anisotropie können bei Raumtemperatur präpariert werden und stellen daher keine weiteren Anforderungen an das Zwischenschichtmaterial sowie die verwendeten Substrate. Hier wurden neben Systemen mit ausschließlich senkrechter magnetischer Anisotropie auch Systeme mit gekreuzten magnetischen Anisotropien intensiv untersucht, da diese durch einen linearen und weitgehend hysteresefreien R(H) Verlauf imHinblick auf Sensoranwendungen enorme Vorteile bieten. Letztendlich wurde die Korrosionsbeständigkeit in Abhängigkeit des Deckschichtmaterials als auch die mechanische Belastbarkeit von auf flexiblen Substraten abgeschiedenen GMR-Schichtstapeln untersucht. Zusätzlich wird in Kapitel 2.5.2 eine experimentelle Studie zum Surfactant-gesteuerten Wachstum der FePt Legierung mittels Molekularstrahlepitaxie vorgestellt. Als Surfactant dient Sb, wodurch die Kristallinität bei geringer Depositionstemperatur deutlich verbessert werden konnte. Die Oberflächensegregation von Sb wurde mittels Auger Elektronenspektroskopie und Rutherford Rückstreuspektrometrie verifiziert und die Charakterisierung magnetischer Eigenschaften belegt einen Anstieg der magnetischen Anisotropieenergie im Vergleich zu Referenzproben ohne Sb.

Superalloys offer high temperature strength, excellent creep, corrosion and oxidation resistances, microstructural stability and good fatigue life at elevated temperatures. The composition of the superalloys has been modified continuously to improve the properties. The addition of Pt improves oxidation resistance without compromising the mechanical properties of the superalloys. To further enhance the performance of the superalloy components, various coatings are applied on them. The-(NiPt)Al intermetallic compound bond coats, which are presently utilized, have certain drawbacks. Diffusion of Al from the bond coat to superalloy during service leads to accumulation of stress near the bond coat. The refractory elements present in superalloy precipitate as topological close packed (TCP) phases in the interdiffusion zone. Consequently, a Pt enriched γ(Ni) + γ’(Ni3Al) phase mixture has been proposed as a possible alternative since TCP phases do not form in the interdiffusion zone. In this thesis, diffusion studies are performed on several binary and ternary systems with the primary purpose of understanding the effect of Pt in Ni based superalloys and also in γ + γ’ phase mixture bond coats. Further, a detailed interdiffusion study is conducted in Mo- and W- based binary and ternary systems to understand the growth of the TCP phases. By performing bulk and multifoil diffusion couple experiments, different diffusion parameters like, inter, intrinsic, tracer, impurity diffusion coefficients and activation energy that are necessary to understand the diffusion mechanism are determined. Additionally using the nanoindentation technique on diffusion couples, variation of mechanical properties such as, hardness and modulus with composition is studied. First, interdiffusion in Ni-Pt, Co-Pt, Co-Ni, Ni-Fe and Co-Fe binary systems is examined. In Ni-Pt and Co-Pt, experimental results show that Pt is the slower diffusing species at all compositions. In both the systems, driving force is found to be the reason for higher values of intrinsic diffusion coefficients observed in the range of 40-60 at. % Pt. Contribution of vacancy wind effect on diffusion parameters is found to be negligible. It is found from the multifoil diffusion couple experiments that Ni is the faster diffusing species in the Co-Ni system. Bulk diffusion couple experiments are conducted in the Co-Ni-Pt and Co-Ni-Fe systems, by coupling binary alloys with the third element. Uphill diffusion is observed for Co and Ni in Pt rich corner of the Co-Ni-Pt system. Main and cross interdiffusion coefficients are calculated at the compositions where two diffusion profiles intersect. In both the systems, the main interdiffusion coefficients are positive over the whole composition range and the cross diffusion coefficients show both positive and negative values at different regions. Hardness measured by performing the nanoindentations on diffusion couples of both the systems, shows the higher values at intermediate compositions. The effect of Pt in and’ phases of Ni-Al system are examined by conducting interdiffusion experiments between Ni(xPt) alloys and (NixPt)40Al alloy of β phase, so that both and’ phases grow in the interdiffusion zone. The interdiffusion coefficients in Ni-Al binary system increases with the Al content in the -phase, and they do not vary significantly with composition in the ’ phase. The average effective interdiffusion coefficients of Ni and Al in the and ’ phases increase with the addition of Pt. Nanoindentation studies on diffusion couples show that the hardness of both and ’ phase increases with the addition of Pt. In the +’ phase mixture bond coats, effect of Pt on interdiffusion of major alloying elements of CMSX4 superalloys are discussed. A phase mixture of and ’ with increasing Pt content is coupled with CMSX4 superalloy. The addition of Pt to the +’ phase mixture increases the diffusion rate of Ni, while the diffusion rate of Al, decreases with the addition of 5% Pt, and increases with further addition of Pt. No significant change in the diffusion rates of Co or Cr is observed. The growth kinetics and diffusion in systems (both binary and ternary) with TCP phases are examined. Interdiffusion studies performed in Co-Mo system show significant volume change because of the growth of the phase. Intrinsic diffusion coefficient of Mo is found to be higher than that of Co. Diffusion studies conducted in Ni-Mo system show reasonably low activation energy in the phase, indicating the grain boundary controlled diffusion process. The Co-Ni-Mo and Co-Ni-W ternary phase diagrams are revisited and the phase boundary composition of the TCP phases are found to be different from those reported earlier. Following, the average effective interdiffusion coefficients are calculated and compared with the data calculated in the binary systems to examine the role of the third element. It is noticed that the average effective interdiffusion coefficients in the Co(Ni,Mo) and Co(Ni,W) solid solution increases with the addition of Ni. On the other hand, these diffusion coefficients decrease with the addition of Ni in thephase in both the systems. The role of the driving force for diffusion and possible change in defect concentrations on different sublattices are discussed.

Ład korporacyjny (corporate governance)1, tworzący system wzajemnie powiązanych wewnętrznych oraz zewnętrznych mechanizmów organizacyjno- -kontrolnych, uznawany jest obecnie za jedną z kluczowych determinant sukce- su gospodarczego złożonych struktur korporacyjnych. Brak odpowiednich roz- wiązań w obszarze nadzoru korporacyjnego zwiększa prawdopodobieństwo materializacji ryzyka nadużyć i nieprawidłowości we wszystkich obszarach funkcjonowania spółki, a w konsekwencji potęguje ryzyko utraty zainwestowa- nego w niej kapitału. Zwiększa również ryzyko transakcyjne dla innych nieza- angażowanych kapitałowo interesariuszy. Jak ważne jest tworzenie odpowied- nich zabezpieczeń przed wymienionymi wyżej zagrożeniami, potwierdzają liczne badania prowadzone przez firmy audytorskie czy instytucje powołane w celu przeciwdziałania nadużyciom i oszustwom. Wykonywane przez nie ana- lizy o charakterze globalnym potwierdzają wysoki poziom zagrożenia defrauda- cją mienia, korupcją czy przestępstwami polegającymi na zniekształceniu infor- macji prezentowanych w sprawozdaniach. Mimo wprowadzanych rozwiązań organizacyjnych, których celem jest mitygowanie ryzyka, badania te często nie wskazują na istotną tendencję spadkową, a wręcz przeciwnie, potwierdzają wciąż znaczną liczbę ujawnionych nieprawidłowości. Pojawia się zatem pytanie, czy tendencja ta jest efektem zwiększonej świadomości i skuteczności mechani- zmów nadzoru, a co za tym idzie lepszej wykrywalności, czy też wraz ze wzro- stem nieprawidłowości zwiększa się również liczba ujawnień, a wprowadzane instrumenty nadzoru nie przynoszą oczekiwanych rezultatów. Aby odpowie- dzieć na to pytanie, niezbędne będzie przeprowadzenie złożonych badań uwzględniających między innymi turbulentność gospodarki, zmienność czynni- ka psychologicznego, rozwiązań prawnych i organizacyjnych, i na tym tle doko- nanie oceny jakości i skuteczności implementowanych w przedsiębiorstwach mechanizmów corporate governance. Sam nadzór korporacyjny jest bowiem pojęciem multidyscyplinarnym, które powinno być rozpatrywane przez pryzmat problemów rozważanych w ramach różnych dyscyplin naukowych. Przystąpienie do oceny skuteczności mechanizmów nadzoru ze względu na jego wielowymiarowość należy poprzedzić przeglądem podstaw teoretycznych, w tym zmian koncepcji zarządzania, a w szczególności zmiany perspektywy postrzegania celu przedsiębiorstwa. Cel ten formułowany jest bowiem w róż- nych ujęciach teoretycznych w zróżnicowany sposób. Z perspektywy rozwoju koncepcji nadzoru korporacyjnego kluczowe znaczenie ma akcentowane w teo- riach menedżerskich oddzielenie własności kapitału od procesu zarządzania nim oraz zróżnicowanie celów właściciela i zarządzającego kapitałem menedżera. W efekcie wyżej wskazanego podziału właściciel zostaje pozbawiony w znacz- nej mierze kontroli nad powierzonym spółce majątkiem. Negatywne skutki ograniczonego dostępu właściciela kapitału zainwesto- wanego w spółkach do rzetelnej informacji potwierdzają przypadki oszustw i nadużyć, które ujrzały światło dzienne dopiero po wieloletnim okresie manipu- lowania danymi sprawozdawczymi. Po ich wykryciu było już za późno na podej- mowanie jakichkolwiek działań naprawczych. Bezcelowa w tych przypadkach okazała się ocena spółki przez pryzmat jej sprawozdania. Pomimo nadzoru pro- wadzonego przez dedykowany do tego organ, jakim jest rada nadzorcza, w wielu przypadkach nie udało się uniknąć przykrych konsekwencji celowego działania nieuczciwych menedżerów. Co ciekawe, naruszenia zasady rzetelności sprawoz- dawczej nie dostrzegali również audytorzy. Sytuacje te ujawniły nie tylko niepra- widłowości sprawozdawcze, ale przede wszystkim przestępstwa niewykryte przez wprowadzone w tych spółkach mechanizmy kontrolne obejmujące rozwiązania organizacyjne, polityki, procedury działania, w tym kodeksy etyczne. Fakt ten dał asumpt do poszukiwania coraz sprawniejszych rozwiązań organizacyjnych ogra- niczających ryzyko nadużyć i fałszerstw. Przeprowadzając historyczną analizę przyczyn i konsekwencji przestępstw gospodarczych ukrywanych przed właścicielami wprowadzanymi w błąd poprzez nierzetelne informacje sprawozdawcze, autorzy licznych publikacji skupiają się głównie na zdarzeniach wykrytych w latach 90. XX w. oraz w pierwszej dekadzie XXI w. Jednak problematyka związana z naruszeniami prawa gospodarczego, a następnie celowego naruszania reguł sprawozdawczych (prawa bilansowego) i potrzeby budowania odpowiednich zabezpieczeń pozwalających ograniczyć ryzy- ko nieprawidłowości i nierzetelności stanowiła przedmiot rozważań autorów już zdecydowanie wcześniej. S. Latanowicz – zaprzysiężony i publicznie ustanowiony rewizor ksiąg, publikujący opracowania poruszające omawianą tematykę już od 1910 r. – twierdził, że: „Fałszowanie ksiąg i dowodów rozpoczęło się prawie rów- nocześnie z wynalezieniem księgowości w ogóle” [Latanowicz, 1934, s. 11]. W opublikowanym w 1549 r. dziele niemieckim pt. Zwifach Buchhalten, autorstwa B.W. Schweickera, znajdował się już opis fałszywych dowodów i złego prowadzenia księgowości. Jak podkreśla S. Latanowicz, „od tego czasu upłynęło blisko 400 lat, w którym to czasie fałszerstwa nie ustały” [Latanowicz, 1934, s. 11]. Zważywszy na fakt, że przywołana publikacja ukazała się już w 1934 r. czas dyskusji na temat manipulacji i fałszerstw księgowych, których celem jest ukrycie działalności przestępczej i „lukrowanie rzeczywistości”, a także czas poszukiwania remedium, pozwalającego na wyeliminowanie praw- dopodobieństwa naruszeń, jest zdecydowanie dłuższy. J. Jeżak podkreśla, że: „Problem kontroli nad zachowaniami menadżerów pojawił się [...] w dysku- sjach akademickich i badaniach już na początku lat 30-tych XX wieku” [Jeżak, 2006, s. 42]. Właśnie wtedy A. Berle i G. Means, publikując wyniki swoich badań, sformułowali tezę o oddzieleniu własności od kontroli nad korporacją oraz zaprezentowali związane z tym zagrożenia [Jeżak, 2006, s. 42]. Od lat stopniowo wprowadzane są mechanizmy prawne oraz organizacyjne pozwalające na minimalizację ryzyka wystąpienia opisanych wyżej naruszeń nie tylko na etapie raportowania, ale już wcześniej, bo w trakcie realizacji procesów operacyjnych. Szczególną rolę należy tu przypisać wewnętrznym narzędziom nadzoru korporacyjnego. Wewnętrzne mechanizmy corporate governance utoż- samiane są często z radą nadzorczą. I. Koładkiewicz do grupy mechanizmów wewnętrznych włącza również organy doradcze i organy opiniujące [Gad, 2011, s. 30]. Biorąc pod uwagę kontrolę nad sprawozdawczością finansową, J. Gad wymienia zdecydowanie szerszy katalog mechanizmów nadzoru. Do tej grupy autor zaliczył: radę nadzorczą oraz komitet audytu, audyt wewnętrzny działający na rzecz rady oraz samoregulację w postaci kodeksów etycznych czy procedur wewnętrznych [Gad, 2019, s. 85]. To właśnie te mechanizmy, mające na celu zwiększenie zakresu i skutecz- ności kontroli wewnętrznej oraz kontroli sprawowanej przez samego właściciela, tworzą kontekst tematyczny niniejszej publikacji. Celem prowadzonych w niej rozważań jest prezentacja interdyscyplinarności problematyki corporate governance, a w tym przedstawienie wybranych problemów dotyczących efektywności mechanizmów nadzoru, zwiększających szanse na wy- krywanie przestępstw oraz nadużyć wewnętrznych, a także oszustw, w tym tych dotyczących raportowania. Zrealizowanie tak sformułowanego celu umożliwiła realizacja określonych na wstępie celów cząstkowych, do których zaliczono: prezentację koncepcji nadzoru korporacyjnego oraz związanych z nią wybranych problemów prawnych i organizacyjnych, prezentację problemów raportowania i monitorowania procesu raportowania jako kluczowego narzędzia nadzoru korporacyjnego, prezentację problemów audytu wewnętrznego jako kluczowego mechanizmu wewnętrznego nadzoru korporacyjnego. Biorąc pod uwagę wyżej wskazany cel główny, uzasadnione jest skupienie uwagi czytelnika na mechanizmach wewnętrznych oraz wybranych mechanizmach regulacyjnych, zapewniających czy też mających zapewnić właścicielom odpo- wiednią jakość informacji na temat sytuacji ekonomicznej spółki. Skuteczny nadzór determinowany jest umiejętnością dostrzegania powiązań i przenikania się poszczególnych procesów, a także wykorzystywania zachodzącej pomiędzy nimi synergii. Niniejsza publikacja ma być wsparciem w kształtowaniu umiejętności spoglądania na problematykę nadzoru korporacyjnego w taki właśnie sposób. Ze względu na coraz większą świadomość potrzeby tworzenia skutecznych systemów nadzoru tematyka ta staje się coraz częściej przedmiotem dyskusji i roz- ważań zarówno wśród teoretyków, jak i praktyków przedmiotu. Rozdziały zawarte w monografii poruszają wybrane problemy uznane przez autorów za ważne dla zrozumienia istoty procesu rozwoju koncepcji corporate governance, którą utożsamia się tu z nadzorem korporacyjnym. Książka została podzielona na trzy części, w których przedstawiono kolejno kwestie podstawo- we, stanowiące bazę teoretyczną dla dalszych rozważań na temat corporate governance (część I), mechanizmy regulacyjne i wewnętrzne tworzące system nadzoru nad informacją udostępnianą właścicielowi (część II) i wreszcie audyt wewnętrzny oraz związane z nim problemy komunikacji prezentowane jako istotny element systemu kontroli wewnętrznej i jego środowiska (część III). W pierwszej części książki zostały omówione podstawowe problemy kon- cepcyjne obejmujące istotę oraz ogólny zarys modeli nadzoru korporacyjnego. Dokonany w niej przegląd definicji pojęcia corporate governance pozwolił na potwierdzenie niejednoznaczności pojęciowej. Umożliwił również wyodrębnienie atrybutów łączących wskazane definicje corporate governance. Poza prezentacją głównych założeń leżących u podstaw koncepcji zwrócono uwagę na kluczowe mierniki efektywności ładu korporacyjnego pozwalające na ocenę poziomu sku- teczności stosowanych w przedsiębiorstwie rozwiązań. Poruszono również pro- blematykę dotyczącą uprawnień i obowiązków zarządu spółki jako organu realizu- jącego obowiązki decyzyjne, odpowiedzialnego za jej funkcjonowanie. W drugiej części książki skupiono uwagę czytelnika na problematyce rapor- towania. Scharakteryzowano podstawowe problemy związane z implementacją odpowiednich mechanizmów regulacyjnych nakładających na zarządy spółek szerokie obowiązki sprawozdawcze. Zaakcentowano również fakt, iż zmieniają- ce się uwarunkowania gospodarcze oraz próba poszukiwania rozwiązań, których celem jest ograniczenie asymetrii informacyjnej pomiędzy zarządem a właści- cielem kapitału, wpływają na obserwowane wyraźne zmiany zakresu obowiąz- ków informacyjnych, mających na celu zapewnienie pełnej transparentności procesów zachodzących w spółce. Zgodnie z obowiązującym prawem bilanso-wym, pryncypał otrzymuje bowiem określony ustawowo minimalny zakres infor- macji o działalności przedsiębiorstwa. W przypadku dużych spółek, szczególnie tych notowanych na GPW, stopniowo zwiększa się zakres raportowanych infor- macji. Jako przykład można tutaj wymienić wprowadzenie omówionego w drugiej części książki obowiązku raportowania informacji niefinansowych czy też wpro- wadzenie nowych zasad raportowania realizacji dobrych praktyk spółek notowa- nych na GPW. Trafność oceny efektywności pracy zarządu dokonywanej przez „wypchniętego ze spółki” właściciela kapitału i możliwość reagowania w przy- padku zidentyfikowania ryzyka uzależnione są jednak od wiarygodności, a nie od ilości, informacji udostępnianej przez zarząd. Kluczowe znaczenie ma tutaj za- pewnienie odpowiednich mechanizmów corporate governance ograniczających ryzyko ewentualnych nieścisłości i zniekształceń. Istotną rolę odgrywa tu rada nadzorcza i działający w jej ramach komitet audytu. W drugiej części opracowania omówiono ich znaczenie w zapewnieniu skuteczności nadzoru korporacyjnego. Trzecia część książki zawiera rozważania dotyczące funkcjonowania i efek- tywności audytu wewnętrznego, prowadzone na tle wybranych aspektów obszaru komunikacji wewnętrznej w organizacji. Audyt stanowi jeden z kluczowych me- chanizmów wewnętrznych corporate governance. Jego szczególną rolę potwierdza fakt, iż to właśnie ta komórka zgodnie z DPSN 2021 odpowiedzialna jest za corocz- ną ocenę skuteczności systemu kontroli wewnętrznej spółki. Doświadczenie, przy- gotowanie merytoryczne oraz umiejętności komunikacyjne audytorów wewnętrz- nych są zatem istotnym czynnikiem zwiększającym szansę wykrycia ewentualnych słabości systemu zabezpieczającego przed nieprawidłowościami zarówno w obsza- rze raportowania, jak i w obszarze innych procesów realizowanych w przedsiębior- stwie. Co więcej, rekomendacje wydawane przez tą komórkę powinny wpływać na stałe doskonalenie skuteczności mechanizmów kontrolnych. Nie można zatem pominąć jej roli, prowadząc rozważania na temat skuteczności wewnętrznych me- chanizmów nadzoru korporacyjnego. Książka powstała głównie z myślą o czytelnikach, którzy chcą uczestniczyć w dyskusjach na temat roli mechanizmów corporate governance i potrzeby ich doskonalenia, a także tych, którzy chcą rozwijać swoje kompetencje praktyczne w tym obszarze. Budowanie potencjału praktycznego wymaga bowiem odpo- wiedniej podbudowy teoretycznej. Ważną grupę adresatów książki stanowią słuchacze kierunków podyplomowych studiów doskonalących kompetencje menadżerskie w obszarze corporate governance, a w szczególności kierunków Master of Corporate Governance i Master of Business Administration in Corpo- rate Governance. Autorzy, jako wykładowcy przedmiotów objętych programem wyżej wymienionych studiów podyplomowych, działają na rzecz zwiększania wśród kadry menadżerskiej świadomości roli mechanizmów nadzoru korpora- cyjnego zaimplementowanych w spółce oraz możliwości ich doskonalenia. Dziękuję recenzentowi niniejszej publikacji, Panu Prof. dr. hab. Janowi Jeża- kowi, za wszystkie cenne uwagi, które wpłynęły na proces doskonalenia opracowa- nia. Dziękuję również wszystkim uczestnikom projektu, którzy zechcieli wypowie- dzieć się w tak ważnej dla zarządzania jednostką gospodarczą kwestii i przygotowali materiał, który pozwolił na opracowanie niniejszej pracy. Mam nadzieję, że książka przekazana do rąk czytelników przyczyni się do zwiększenia zainteresowania pro- blematyką nadzoru korporacyjnego.

An experimental investigation on hydrogen generation from methanol using Pt catalysts is presented in this paper. Methanol has the advantages of high energy density, high reforming activity and low CO selectivity at low temperatures. At present Cu-based catalysts are widely used for methanol reforming. But they are pyrophoric and thermally unstable, which causes issues in operating a real system. Pt catalysts dispersed on cerium oxides were tested for methanol reforming to resolve the problems. Steam reforming over Pt/cerium oxides showed the low conversion ratio less than 90% and the high CO concentration of about 15% at 400 °C. Autothermal reforming by adding O2 rapidly promoted the conversion of methanol and reduced the concentration of CO at lower temperature. Increasing the amount of dispersed Pt, the range of 0.5–3.0 wt%, shifted the reforming trends towards lower temperature and decreased the concentration of CO. To achieve more production rate within a given catalyst bed, catalysts coated monolithic honeycomb is prepared. It showed very high conversion at space velocities of up to 60,000/h.

Recent advances in anode electrocatalysts for low-temperature PEM fuel cells are increasing tolerance for CO in the H2-rich anode stream. This study explores the impact of current day and future advances in CO-tolerant electrocatalysts on the system efficiency of low-temperature Nafion-based PEM fuel cell systems operating in conjunction with a hydrocarbon autothermal reformer and a preferential CO oxidation (PROx) reactor for CO clean-up. This study explores the effects of incomplete H2 cleanup by preferential oxidation reactors for partial CO removal, in combination with reformate-tolerant stacks. Empirical fuel cell performance models were based upon voltage-current characteristic from single-cell MEA tests at varying CO concentrations with new alloy reformate-tolerant electrocatalysts tested in conjunction with this study. A system-level model for a 5 kW maximum liquid-fueled system has been used to study the trade-offs between the improved performance with decreased CO concentration and the increased penalties from the air supply to the PROx reactor and associated reduction in H2 partial pressures to the anode. As CO tolerance is increased over current state-of-the-art Pt alloy catalysts system efficiencies improve due to higher fuel cell voltages. Furthermore, increasing CO tolerance of anode electrocatalysts allows for increased reformer efficiency by reducing PROx CO conversion requirements.

An experimental investigation of a premixed kerosene/O2/N2 flame at various stoichiometries has been undertaken to provide a wider database for validation purposes. A premix burner has been designed to burn the multi-component fuel at atmospheric pressure. Particular emphasis is placed on the measurement of intermediate species using non-intrusive techniques such as laser-induced fluorescence for the measurement of OH concentrations. In addition to this, conventional gas analysis techniques were employed in providing concentration profiles of O2, CO2, and CO. Gas samples were withdrawn along the central axis of the flame with a quartz microprobe before being passed through a system of gas analysers. Temperature profiles were obtained using a Pt/Pt-13%Rh thermocouple.

Abstract This study was directed to understand the coupling effects of the noncircular geometry of the burner and a cross-flow on the combustion of gas jets. This paper compares the characteristics of propane jet flames from circular (diameter = 0.45 cm) and elliptic (major axis = 0.75 cm, minor axis = 0.26 cm) burners of equivalent exit area in a cross-flow. The elliptic burner was oriented with its major axis or minor axis aligned with the cross-flow. Experiments were conducted in a wind-tunnel provided with optical and probe access and capable of wind speeds up to 12.5 m/s. The burners were fabricated with metal tubes. Instrumentation included a Pt-Pt/13%Rh thermocouple, a quartz-probe gas sampling system, chemiluminescent and non-dispersive infrared analyzers, a video-recorder, and a computer data acquisition system. The measurements consisted of the upper and lower limits of jet velocity for a stable flame, flame configuration, and visible length. Flame structure data including temperature profiles and concentration profiles of CO2, O2, CO, and NO were obtained in a two-zone flame configuration where a planar recirculation exists in the wake of the burner tube followed by an axisymmetric tail. Emission indices of CO and NO were estimated from the composition data. Results indicate that the upper and lower limits of the fuel jet velocity increase with the cross-flow velocity for all burners, and the rate of increase is highest for the elliptic burner with its minor axis aligned with the cross-flow. That burner configuration also produces the longest flame. The emission indices show that the CO production is lower and NO production is higher for elliptic burners than for circular burners in cross-flow. Also, aligning the minor axis of the elliptic burner with the cross-stream is superior in terms of flame stability and emissions of NO and CO.

The flexibility of physical vapor deposition allows fabrication of near ideal structures which can be used to investigate fundamental aspects of the mechanics of materials. One important phenomena which can be addressed is the deformation which occurs during relaxation of epitaxial strains. We have developed a unique sputter deposition system capable of performing in-situ structural characterization using grazing incidence x-ray scattering (GIXS). This gives us the ability to accurately measure lattice parameters of films in the monolayer thickness regime. Using this capability, we have investigated epitaxial orientation relations and coherency stress relaxation in several epitaxial film systems, including Cu on Fe (001), and Co on Pt (111).

This paper presents a transient model of catalytic combustion suitable for isolated channels and monolith reactors. The model is a “lumped” two-phase (gas and solid) model where the gas phase is quasi-steady relative to the transient solid. Axial diffusion is neglected in the gas phase; lateral diffusion, however, is accounted for using transfer coefficients. The solid phase includes axial heat conduction and external heat loss due to convection and radiation. The combustion process utilizes detailed gas and surface reaction models. The gas-phase model becomes a system of stiff ordinary differential equations while the solid phase reduces, after discretization, into a system of stiff ordinary differential-algebraic equations. The time evolution of the system came from alternating integrations of the quasi-steady gas and transient solid. This work outlines the numerical model and presents some sensitivity studies on important parameters including internal transfer coefficients, catalytic surface site density, and external heat-loss (if applicable). The model is compared to two experiments using CO fuel: (1) steady-state conversion through an isothermal platinum (Pt) tube and (2) transient propagation of a catalytic reaction inside a small Pt tube. The model requires internal mass-transfer resistance to match the experiments at lower residence times. Under mass-transport limited conditions, the model reasonably predicted exit conversion using global mass-transfer coefficients. Near light-off, the model results did not match the experiment precisely even after adjustment of mass-transfer coefficients. Agreement improved for the first case after adjusting the surface kinetics such that the net rate of CO adsorption increased compared to O2. The CO / O2 surface mechanism came from a sub-set of reactions in a popular CH4 / O2 mechanism. For the second case, predictions improved for lean conditions with increased external heat loss or adjustment of the kinetics as in the first case. Finally, the results show that different initial surface-species distribution leads to different steady-states under certain conditions. These results demonstrate the utility of a lumped two-phase model of a transient catalytic combustor with detailed chemistry.

<div class="section abstract"><div class="htmlview paragraph">Diesel-powered engines are used worldwide for efficient transportation and stationary power generation. The significant drawback of a diesel engine is its harmful emissions. The stringent emission norms enforced by the different organization demands effective catalyst system to control the gaseous emissions. Diesel oxidation catalysts are the extensively used technique for diesel engines to control HC and CO emissions. Currently the catalyst in the diesel oxidation system employs precious metals such as Pt/Pd/Rh to reduce the emissions and makes the DOC system expensive. This paper presents a cost-effective catalyst prepared to employ non-noble mixed oxides of copper and nickel supported on non-conventional support (i.e.) ceria doped calcium borophosphates (Ce-SCaPB). Initially, ceramic beads (5mm X 5mm) were coated with (Ce-SCaPB) support material. Secondly, the copper and nickel salts were deposited on the Ce-SCaPB coated ceramic beads and subsequently reduced and calcined. The crystallinity and phase formation was studied using XRD technique and SEM image showed particle size ranging between 40 - 50 nm. These catalyst coated beads were loaded into the fabricated DOC reactor and was retrofitted into the tailpipe of the engine exhaust. The experimental emission testing was carried out in a single-cylinder diesel engine coupled with eddy current dynamometer. In engine testing, catalytic material are tested individually to evaluate his reduction percentage. The engine test was conducted under different engine loads (0-100%) and the emission readings were taken for each load. Uncertainty analysis is calculated for the results and the results showed a higher reduction in CO, HC and smoke emissions.</div></div>