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A New Approach to Modeling Solid Oxide Cell Reactors with Multiple Stacks for Process System Simulation

Tomberg, Marius und Heddrich, Marc P. und Sedeqi, Faisal und Ullmer, Dirk und Ansar, Syed Asif und Friedrich, Kaspar Andreas (2022) A New Approach to Modeling Solid Oxide Cell Reactors with Multiple Stacks for Process System Simulation. Journal of The Electrochemical Society, 169 (5), 054530. Electrochemical Society, Inc.. doi: 10.1149/1945-7111/ac7009. ISSN 0013-4651.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: https://doi.org/10.1149/1945-7111/ac7009

Kurzfassung

Reactors with solid oxide cells (SOC) are highly efficient electrochemical energy converters, which can be used for electricity generation and production of chemical feedstocks. The technology is in an upscaling phase. Thereby demanding development of strategies for robust and efficient operation or large SOC reactors and plants. The present state of technology requires reactors with multiple stacks to achieve the appropriate power. This study aims to establish and apply a simulation framework to investigate process systems containing SOC reactors with multiple stacks. Focusing especially on the operating behavior of SOC reactors under transient conditions, by observing the performance of all cells in the reactor. For this purpose, a simulation model of the entire SOC reactor consisting of multiple stacks, pipes, manifolds, and thermal insulation was developed. After validation on stack and reactor level, the model was used to investigate the fundamental behavior of the SOC reactors and the individual stacks in various operation modes. Additionally, the influences of local degradation and reactor scaling on the performance were examined. The results show that detailed investigation of the reactors is necessary to ensure operability and to increase efficiency and robustness. Furthermore, the computing performance is sufficient to develop and validate system controls.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/186617/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:A New Approach to Modeling Solid Oxide Cell Reactors with Multiple Stacks for Process System Simulation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Tomberg, Mariusmarius.tomberg (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7798-4229NICHT SPEZIFIZIERT
Heddrich, Marc P.Marc.Heddrich (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7037-0870NICHT SPEZIFIZIERT
Sedeqi, FaisalFaisal.Sedeqi (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2883-6494NICHT SPEZIFIZIERT
Ullmer, DirkDirk.Ullmer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ansar, Syed AsifSyed-Asif.Ansar (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, Kaspar AndreasAndreas.Friedrich (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2022
Erschienen in:Journal of The Electrochemical Society
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:169
DOI:10.1149/1945-7111/ac7009
Seitenbereich:054530
Verlag:Electrochemical Society, Inc.
ISSN:0013-4651
Status:veröffentlicht
Stichwörter:SOC, solid oxide, modelling, simulation, reactor
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Chemische Energieträger
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Elektrochemische Prozesse
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Energiesystemintegration
Hinterlegt von: Tomberg, Marius
Hinterlegt am:22 Jul 2022 14:55
Letzte Änderung:22 Jul 2022 14:55

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