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Degradation analysis of a 60-cell SOC stack during reversible SOFC/SOFC cycling

Lang, Michael und Lee, Young-sang und Lee, In-Sung und Szabo, Patric und Hong, Jongsup und Cho, Joonhoon und Costa, Rémi (2024) Degradation analysis of a 60-cell SOC stack during reversible SOFC/SOFC cycling. In: Proceedings of the 16th European Fuel Cell Forum, Seiten 593-600. 16th European Solid Oxide Fuel Cell Forum, 2024-07-02 - 2024-07-05, Luzern (Schweiz).

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61kB

Kurzfassung

Although in recent years the degradation rates of SOFC and SOEC stacks in single mode long-term operation have been steadily decreased, the understanding of degradation mechanisms during reversible SOFC/SOEC operation remains an important and challenging issue. The paper focusses on the performance and degradation analysis of a 60-cell SOC stack which has been operated during 2000 h in reversible SOFC/SOEC cycling mode. The stack with fuel electrode supported cells was manufactured by the industrial project partner E&KOA (Daejeon, Korea) based on the proprietary technology which was developed within the Korean-German project “Solid Oxide Reversible Fuel Cell / Electrolysis Stack” (SORFES). This project aims on the development and improvement of the core component technology for a 1 kW reversible SOC stack in order to enhance the hydrogen productivity and its utilization. After the initial performance test the stack has been operated at 750°C with 40 reversible SOFC/SOEC cycles. Each cycle consisted of 24 h operation in SOFC mode at 80% fuel utilization and 24 h in SOEC mode at 80% steam conversion. This test procedure aims to cover stack operation with intermittent renewable electricity supply (e.g. of photovoltaics and/or wind). The stack was electrochemically characterized by jV-curves and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). In order to analyze the temperature changes and gradients two thermocouples were integrated inside the stack in the air manifold inlet and outlet. The paper presents the initial performance and homogeneity along the repeat units (RUs) of the stack in SOFC and SOEC at the beginning of operation. The degradation, especially of the OCV, the power density and the area specific resistance (ASR) of the different RUs are discussed. Moreover, the contribution of the individual resistances, specifically of the ohmic-, the electrode polarization- and the gas concentration resistances, of the RUs are presented. The influence of temperature gradients and thermo-mechanical stresses during reversible exothermic (SOFC) and endothermic (SOEC) cycling are outlined and discussed.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/204676/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:Degradation analysis of a 60-cell SOC stack during reversible SOFC/SOFC cycling
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Lang, MichaelMichael.Lang (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7756-9658NICHT SPEZIFIZIERT
Lee, Young-sangvictor (at) enkoa.co.krNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lee, In-Sunglance (at) enkoa.co.krNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Szabo, PatricPatric.Szabo (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hong, Jongsupjongsup.hong (at) yonsei.ac.krNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Cho, Joonhoonvjjhwin (at) yonsei.ac.krNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Costa, Rémiremi.costa (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3534-1935NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2 Juli 2024
Erschienen in:Proceedings of the 16th European Fuel Cell Forum
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Seitenbereich:Seiten 593-600
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Bucheli, OlivierHT CeramicsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Spirig, MichaelEuropean Fuel Cell ForumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Name der Reihe:Conference Proceedings
Status:veröffentlicht
Stichwörter:EFCF2024, Solid Oxide Technology, SOFC, SOEC, RSOC, stack
Veranstaltungstitel:16th European Solid Oxide Fuel Cell Forum
Veranstaltungsort:Luzern (Schweiz)
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:2 Juli 2024
Veranstaltungsende:5 Juli 2024
Veranstalter :European Fuel Cell Forum
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: Lang, Dr. Michael
Hinterlegt am:19 Jul 2024 09:23
Letzte Änderung:19 Jul 2024 09:23

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