Long-term behavior of a Solid Oxide Cell (SOC) Stack in reversible Operation for Power-to-Gas applications

Kurzfassung

Der Inhalt dieser Masterarbeit befasst sich mit der Charakterisierung eines Festoxidzellen Stacks (Solid Oxide Cell (SOC) stack) in der zweiten Phase des RSOC-Projekts (Reversible Solid Oxide Cell). Das Ziel dieses Projekts ist die Demonstration und Optimierung eines reversiblen Festoxidzellensystems für die Industrie mit dem Zweck, nachhaltige Energie zu erzeugen. Das Stack mit 30 elektrolytgestützten Zellen (ESCs) wurde im Labor des DLR in Stuttgart in einen SOFC/SOEC-Prüfstand für insgesamt 2200 Stunden betrieben. Zunächst wurde das Anfangsverhalten des Stacks im SOFC- und SOEC-Betriebsmodus mittels Strom-Spannung-Kennlinien und elektrochemischen Impedanzspektren bestimmt. Anschließend wurde der Stack im reversiblen SOFC/SOECBetrieb für 1513 Stunden getestet. Während des reversiblen Betriebs wurde der Stack zwischen SOFC- und SOEC-Modus umgeschaltet. In jedem Zyklus (24 h) wurde der Stack 9 Stunden lang in jedem Modus unter Strom bei 70 % Gasausnutzung betrieben. Die restlichen 4 Stunden wurden für Umschaltung zwischen den beiden Modi verwendet. Am Ende wurde das Endverhalten des Stacks und die Spannungsdegradation vom Stack als auch von den einzelnen Stackebenen (Repeat units, RUs) ermittelt und diskutiert.