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Pressurized operation of solid oxide electrolysis stacks: An experimental comparison of the performance of 10-layer stacks with fuel electrode and electrolyte supported cell concepts

Riedel, Marc und Heddrich, Marc P. und Ansar, Syed Asif und Fang, Qingping und Blum, Ludger und Friedrich, Kaspar Andreas (2020) Pressurized operation of solid oxide electrolysis stacks: An experimental comparison of the performance of 10-layer stacks with fuel electrode and electrolyte supported cell concepts. Journal of Power Sources. Elsevier. doi: 10.1016/j.jpowsour.2020.228682. ISSN 0378-7753.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
11MB

Offizielle URL: https://reader.elsevier.com/reader/sd/pii/S0378775320309861?token=8DDDB53E0DDC5B5FEF8D0C8BB11D4980970BA00BEAB50AFB8B7B13EDC4A2C09D1A6996C97AEB8CE4D1F31C6248DF6F8F

Kurzfassung

The electrochemical behavior of two different types of planar 10-layer solid oxide cell (SOC) stacks with having either fuel electrode supported cells or electrolyte supported cells, are examined under steam, co- and CO2 electrolysis at elevated pressures of up to 8 bar. Experiments with steady-state and dynamically recorded U(i)- characteristics are performed in order to evaluate the performances over a wide temperature range and for different operating conditions. Furthermore, the influence of the operating pressure is quantified via the tem-perature and pressure dependency of the related ASR values of each stack. Impedance analysis is conducted in order to investigate the major differences and the pressure effect on the specific process resistances during steam and CO2 electrolysis. In case of the stack with fuel electrode supported cells, the ASR is found to decrease significantly at elevated pressure leading to an overall performance gain, whereas the stack with electrolyte supported cells shows a minor pressure effect. An impedance study shows that the diffusion and activation resistances are significantly affected when conducting CO2 instead of H2O electrolysis for both stack concepts. Furthermore, the pressure sensitivity is found to be more dominant during CO2 electrolysis than during pure steam electrolysis operation.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/136943/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Pressurized operation of solid oxide electrolysis stacks: An experimental comparison of the performance of 10-layer stacks with fuel electrode and electrolyte supported cell concepts
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Riedel, MarcMarc.Riedel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8823-6760NICHT SPEZIFIZIERT
Heddrich, Marc P.Marc.Heddrich (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7037-0870NICHT SPEZIFIZIERT
Ansar, Syed AsifSyed-Asif.Ansar (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fang, Qingpingq.fang (at) fz-juelich.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Blum, Ludgerl.blum (at) fz-juelich.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, Kaspar AndreasAndreas.Friedrich (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:8 August 2020
Erschienen in:Journal of Power Sources
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.jpowsour.2020.228682
Verlag:Elsevier
ISSN:0378-7753
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Pressurized operation, Solid oxide stack, Electrolysis, Syngas production
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Speicher und vernetzte Infrastrukturen
HGF - Programmthema:Elektrolyse und Wasserstoff
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Elektrochemische Prozesse (Elektrolyse) (alt)
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Riedel, Marc
Hinterlegt am:04 Dez 2020 14:31
Letzte Änderung:23 Okt 2023 14:01

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