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Experimental analysis of a pressurized 30 kW SOFC system with fuel gas recirculation at reaction temperature

Tomberg, Marius und Metten, Matthias und Schnegelberger, Christian und Heddrich, Marc P. und Ansar, Syed Asif und Friedrich, Kaspar Andreas (2020) Experimental analysis of a pressurized 30 kW SOFC system with fuel gas recirculation at reaction temperature. In: Proceedings of 14th European SOFC & SOE Forum, Seiten 191-197. EFCF 2020 - 14th European SOFC & SOE Forum, Luzern, Schweiz. ISBN 978-3-905592-25-2.

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Kurzfassung

Solid oxide cells (SOCs) are flexible and efficient energy conversion devices. Due to their multiple usage possibilities, like electricity generation and syngas production, they can support the global energy transition. However, to play a significant role in the future energy system SOC reactors have to reach the megawatt and multi-megawatt range. To address process system issues expected in the higher power range, a 30 kW solid oxide fuel cell (SOFC) system with multiple reactors was set up at the German Aerospace Center in Stuttgart, Germany. This system can be operated under pressure and is equipped with a recirculation blower that recirculates the fuel electrode off-gas at reaction temperature. The system can be used to investigate the behavior of multi-reactor modules in a process system. Multi-reactors are necessary for scaling to higher power ranges and behave differently compared to single reactors. Furthermore, the test rig is capable of emulating gas turbine (GT) components to investigate the operation of a SOFC reactor in a GT/SOFC hybrid power plant. This work will present experimental results to help clarify the above mentioned multireactor issues. The focus will be on the heat losses and unequal flow distribution inside the reactor, which result in different temperature and reactant conversion rates for the single reactors. Various methods, like fuel and pressure variation, are used to characterize these effects. It will be shown how these effects limit the operability of the system and affect the design and operation of process systems. Furthermore, it will be analyzed how process systems should be designed and operated to overcome these problems. Control approaches that improve operability are elaborated and their impact is discussed. Assuming that similar multi-reactor modules will constitute the building blocks of future multi-megawatt systems, generic operation strategies that are derived from the extensive experiments are presented.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/137824/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag, Poster)
Titel:Experimental analysis of a pressurized 30 kW SOFC system with fuel gas recirculation at reaction temperature
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Tomberg, Mariusmarius.tomberg (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7798-4229NICHT SPEZIFIZIERT
Metten, MatthiasMatthias.Metten (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6524-6720NICHT SPEZIFIZIERT
Schnegelberger, ChristianChristian.Schnegelberger (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT 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
Friedrich, Kaspar AndreasAndreas.Friedrich (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2020
Erschienen in:Proceedings of 14th European SOFC & SOE Forum
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Seitenbereich:Seiten 191-197
ISBN:978-3-905592-25-2
Status:veröffentlicht
Stichwörter:SOC, SOFC, Experimental, System
Veranstaltungstitel:EFCF 2020 - 14th European SOFC & SOE Forum
Veranstaltungsort:Luzern, Schweiz
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: Tomberg, Marius
Hinterlegt am:04 Dez 2020 13:23
Letzte Änderung:04 Dez 2020 13:23

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