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Assessment of Sulfur Poisoning of Ni/CGO-Based SOFC Anodes

Riegraf, Matthias und Zekri, Atef und Yurkiv, Vitaliy und Costa, Rémi und Schiller, Günter und Friedrich, K. Andreas (2017) Assessment of Sulfur Poisoning of Ni/CGO-Based SOFC Anodes. In: ECS Transactions. 231st ECS Meeting, New Orleans, USA. doi: 10.1149/07710.0149ecst. ISBN 978-160768539-5. ISSN 19386737.

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Kurzfassung

The presence of fuel impurities, such as hydrogen sulfide, siloxane and phosphine, in biogas, diesel and natural gas can cause Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) degradation due to surface poisoning of Ni-containing anodes. In this regard, Ni/CGO anodes have shown higher sulfur tolerance than Ni/YSZ anodes and a comparable high performance. In order to allow for a more profound understanding of the processes underlying sulfur poisoning, this study presents an extensive experimental investigation of commercial Ni/CGO-based SOFC operating on H2/H2O fuel gases and reformate fuel mixtures with trace amounts of hydrogen sulfide (H2S). The short-term poisoning behavior of high-performance electrolyte-supported Ni/CGO10-based cells was systematically investigated by means of transient voltage stability experiments and electrochemical impedance measurements for a wide range of operating conditions. The effects of temperature (800 – 950 °C) and current density (OCV – 0.75 A·cm‒2) on the extent of sulfur poisoning (1 – 20 ppm H2S) was evaluated. The poisoning behavior was shown to be completely reversible for short exposure times in all cases. The chemical capacitance of Ni/CGO10 anodes was demonstrated to be strongly dependent upon temperature and gas phase composition reflecting a changing Ce3+/Ce4+ ratio in the CGO phase. Using a model reformate as fuel gas, it was shown that CO can still be electrochemically converted under sulfur exposure. Furthermore, long-term experiments of 1500 h were conducted at 900 °C and 0.5 A·cm‒2 with and without sulfur exposure and the degradation progress was monitored by impedance spectroscopy.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/115353/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Assessment of Sulfur Poisoning of Ni/CGO-Based SOFC Anodes
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Riegraf, Matthiasmatthias.riegraf (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0383-2545NICHT SPEZIFIZIERT
Zekri, Atefatef.zekri (at) uni-oldenburg.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Yurkiv, Vitaliyvitaliy.yurkiv (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Costa, Rémiremi.costa (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3534-1935NICHT SPEZIFIZIERT
Schiller, GünterGuenter.Schiller (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5093-7625NICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, K. Andreasandreas.friedrich (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2017
Erschienen in:ECS Transactions
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.1149/07710.0149ecst
ISSN:19386737
ISBN:978-160768539-5
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Sulfur poisoning, ceria, water gas shift
Veranstaltungstitel:231st ECS Meeting
Veranstaltungsort:New Orleans, USA
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Speicher und vernetzte Infrastrukturen
HGF - Programmthema:Brennstoffzellen
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Elektrochemische Prozesse (Brennstoffzellen) (alt)
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Riegraf, Matthias
Hinterlegt am:01 Dez 2017 13:07
Letzte Änderung:19 Jul 2023 11:16

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