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Spatiotemporal simulation of nickel oxide and carbon phases formation in solid oxide fuel cells (SOFC)

Neidhardt, Jonathan und Yurkiv, Vitaliy und Bessler, Wolfgang G. (2013) Spatiotemporal simulation of nickel oxide and carbon phases formation in solid oxide fuel cells (SOFC). FDFC 2013, April 16-18, 2013, Karlsruhe Germany.

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Kurzfassung

The formation of secondary phases in the porous electrodes is a severe mechanism affecting the lifetime of solid oxide fuel cells (SOFC). It can occur via various chemical mechanisms and it has a significant influence on cell performance due to pore clogging and deactivation of active surfaces and triple-phase boundary (TPB). We present a modeling and simulation study of nickel oxide formation (reoxidation) and carbon formation (coking) within the SOFC anode. We use a 2D continuum model based on a multi-phase framework [Neidhardt et al., J. Electrochem. Soc., 159, 9 (2012)] that allows the introduction of arbitrary solid phases (here: Ni, YSZ, NiO, Carbon) plus gas phase. Reactions between the bulk phases are modeled via interface-adsorbed species and are described by an elementary kinetic approach. Published experimental data are used for parameterization and validation. Simulations allow the prediction of cell performance under critical operation conditions, like (i) a non-fuel operation test, where NiO formation is taking place (Figure 1a), or (ii) an open circuit voltage (OCV) stability test under hydrocarbon atmosphere, where solid carbon is formed (Figure 1b). Results are applied for enhanced interpretation of experimental data and for prediction of safe operation conditions.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/84933/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:Spatiotemporal simulation of nickel oxide and carbon phases formation in solid oxide fuel cells (SOFC)
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Neidhardt, JonathanJonathan.Neidhardt (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Yurkiv, Vitaliyvitaliy.yurkiv (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bessler, Wolfgang G.HS OffenburgNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2013
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:SOFC, simulation, degradation, nickel oxide, carbon formation
Veranstaltungstitel:FDFC 2013
Veranstaltungsort:Karlsruhe Germany
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:April 16-18, 2013
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Rationelle Energieumwandlung und Nutzung (alt)
HGF - Programmthema:Brennstoffzelle (alt)
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E EV - Energieverfahrenstechnik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Elektrochemische Prozesse (alt)
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Computergestützte Elektrochemie
Hinterlegt von: Neidhardt, Jonathan
Hinterlegt am:05 Nov 2013 14:42
Letzte Änderung:31 Jul 2019 19:42

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