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Electrochemical analysis of an electrolyte-supported solid oxide cell-based MK35x stack during long-term electrolysis operation

Riegraf, Matthias und Szabo, Patric und Lang, Michael und Costa, Rémi und Rothe, Stefan und Megel, Stefan und Kusnezoff, Mihails (2024) Electrochemical analysis of an electrolyte-supported solid oxide cell-based MK35x stack during long-term electrolysis operation. Journal of The Electrochemical Society. Electrochemical Society, Inc.. ISSN 0013-4651.

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Kurzfassung

The currently ongoing scale-up of the high-temperature solid oxide electrolysis (SOEL) technology requires the understanding of the underlying dominant degradation mechanisms to set base lines for the development of accelerated stress tests and to enable continuous progress in increasing stack durability. In the present study, the degradation behavior of SOEL stacks of the type ‘MK35x’ with chromium-based interconnects (CFY) and electrolyte-supported cells (ESC) developed at Fraunhofer IKTS was investigated. For this purpose, the initial electrochemical performance of a 10-cell stack was extensively characterized in various operating conditions in both fuel cell and electrolysis mode and showed varying performance gradients depending on the operating conditions. Degradation was evaluated during galvanostatic steady-state steam electrolysis operation for more than 3000 h at an oxygen side outlet temperature of 816°C and a current density of -0.6 A cm-2 and showed an average voltage evolution rate of -0.3 %/kh demonstrating the high stability of this stack technology. By means of electrochemical impedance spectroscopy analysis it was demonstrated that the stack’s ohmic resistance increase was over-compensated by a decrease in polarization resistance most likely due to an enhancement in LSMM’/ScSZ oxygen electrode performance.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/203913/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Electrochemical analysis of an electrolyte-supported solid oxide cell-based MK35x stack during long-term electrolysis operation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Riegraf, MatthiasMatthias.Riegraf (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Szabo, PatricPatric.Szabo (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lang, MichaelMichael.Lang (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7756-9658NICHT SPEZIFIZIERT
Costa, Rémiremi.costa (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3534-1935NICHT SPEZIFIZIERT
Rothe, StefanFraunhofer IKTSNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Megel, StefanFraunhofer IKTSNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kusnezoff, MihailsFraunhofer IKTSNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2024
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
Verlag:Electrochemical Society, Inc.
ISSN:0013-4651
Status:akzeptierter Beitrag
Stichwörter:SOEC
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HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Chemische Energieträger
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DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Elektrochemische Prozesse
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik
Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Riegraf, Matthias
Hinterlegt am:29 Mai 2024 17:31
Letzte Änderung:10 Jun 2024 11:00

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