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Influence of Pressurisation on SOFC Performance and Durability: A Theoretical Study

Henke, Moritz und Kallo, Josef und Friedrich, K. Andreas und Bessler, Wolfgang G. (2011) Influence of Pressurisation on SOFC Performance and Durability: A Theoretical Study. Fuel Cells, 11 (4), Seiten 581-591. Wiley. doi: 10.1002/fuce.201000098. ISSN 1615-6854.

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Kurzfassung

Hybrid power plants consisting of a solid oxide fuel cell (SOFC) and a gas turbine show high electrical efficiencies, however require pressurisation of the SOFC to several bar. This paper presents a theoretical investigation of the pressure influence on SOFC performance and durability. A two-dimensional elementary kinetic model is used to predict the performance of a single cell in the pressure range of 1–20 bar. The influence of pressure on thermodynamics, reaction kinetics, porous electrode diffusion, channel transport and efficiency is assessed. It was found that polarisation resistance decreases with increasing pressure due to increased diffusion through porous electrodes and a higher electrode surface coverage with reactant species. Furthermore, open-circuit voltage increases slightly with pressure. As a consequence, power density and efficiency increase upon pressurisation with the strongest increase at low pressures between 1 and 5 bar. The influence of pressure on two typical degradation mechanisms, nickel oxidation and carbon deposition, is assessed using thermodynamic simulations. Pressurisation facilitates nickel oxidation whereas its effect on carbon deposition strongly depends on temperature.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/70930/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Influence of Pressurisation on SOFC Performance and Durability: A Theoretical Study
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Henke, MoritzDLRNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kallo, JosefDLRNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, K. AndreasDLRNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bessler, Wolfgang G.DLRNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2011
Erschienen in:Fuel Cells
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:11
DOI:10.1002/fuce.201000098
Seitenbereich:Seiten 581-591
Verlag:Wiley
ISSN:1615-6854
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Durability, Hybrid Power Plant, Modelling, Overpotentials, Performance, Pressurisation, Simulation, Solid Oxide Fuel Cell (SOFC)
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Rationelle Energieumwandlung (alt)
HGF - Programmthema:E VG - Verbrennungs- und Gasturbinentechnik (alt), E EV - Energieverfahrenstechnik (alt), E BZ - Brennstoffzellen (alt)
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E VG - Verbrennungs- und Gasturbinentechnik, E EV - Energieverfahrenstechnik, E BZ - Brennstoffzellen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Hybridkraftwerke (alt), E - Elektrochemische Prozesse (alt), E - Hochtemperatur-Brennstoffzellen (alt)
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Henke, Moritz
Hinterlegt am:26 Sep 2011 10:24
Letzte Änderung:06 Sep 2019 15:15

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