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Design of a Pilot SOFC System for the Combined Production of Hydrogen and Electricity under Refueling Station Requirements

Pérez-Fortes, M. und Mian, A. und Srikanth, Santhanam und Wang, L. und Diethelm, S. und Varkaraki, E. und R. Makkus, R. und Schoon, R. und Maréchal, F. und Van herle, J. (2019) Design of a Pilot SOFC System for the Combined Production of Hydrogen and Electricity under Refueling Station Requirements. Fuel Cells, 19 (4), Seiten 389-407. Wiley. doi: 10.1002/fuce.201800200. ISSN 1615-6846.

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Kurzfassung

The objective of the current work is to support the design of a pilot hydrogen and electricity producing plant that uses natural gas (or biomethane) as raw material, as a transition option towards a 100% renewable transportation system. The plant, with a solid oxide fuel cell (SOFC) as principal technology, is intended to be the main unit of an electric vehicle station. The refueling station has to work at different operation periods characterized by the hydrogen demand and the electricity needed for supply and self-consumption. The same set of heat exchangers has to satisfy the heating and cooling needs of the different operation periods. In order to optimize the operating variables of the pilot plant and to provide the best heat exchanger network, the applied methodology follows a systematic procedure for multi-objective, i.e. maximum plant efficiency and minimum number of heat exchanger matches, and multi-period optimization. The solving strategy combines process flow modeling in steady state, superstructure-based mathematical programming and the use of an evolutionary-based algorithm for optimization. The results show that the plant can reach a daily weighted efficiency exceeding 60%, up to 80% when considering heat utilization.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/134591/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Design of a Pilot SOFC System for the Combined Production of Hydrogen and Electricity under Refueling Station Requirements
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Pérez-Fortes, M.Ecole Polytechnique Federale de LausanneNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mian, A.Ecole Polytechnique Federale de LausanneNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Srikanth, SanthanamSrikanth.santhanam (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wang, L.Ecole Polytechnique Federale de LausanneNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Diethelm, S.Ecole Polytechnique Federale de LausanneNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Varkaraki, E.SOLIDpower SANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
R. Makkus, R.HyGear B. V.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schoon, R.Shell Global Solutions International B.V.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Maréchal, F.Ecole Polytechnique Federale de LausanneNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Van herle, J.Ecole Polytechnique Federale de LausanneNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:28 Mai 2019
Erschienen in:Fuel Cells
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:19
DOI:10.1002/fuce.201800200
Seitenbereich:Seiten 389-407
Verlag:Wiley
ISSN:1615-6846
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Conceptual Design, Electric Vehicle Station, Fuel Cell, Heat Exchanger Network (HEN), Hydrogen Refueling Station (HRS), Industrial Chemistry, Multi-Objective Optimization (MOO), Multi-Period Optimization, Process System, Engineering (PSE), Solid Oxide Fuel Cell (SOFC)
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: Friedrich, Prof.Dr. Kaspar Andreas
Hinterlegt am:20 Mai 2020 13:53
Letzte Änderung:27 Jun 2023 13:29

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