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The Influence of Sulfur Formation on Performance and Reforming Chemistry of SOFC Anodes Operating on Methane Containing Fuel

Riegraf, Matthias und Yurkiv, Vitaliy und Schiller, Günter und Costa, Rémi und Latz, Arnulf und Friedrich, K. Andreas (2015) The Influence of Sulfur Formation on Performance and Reforming Chemistry of SOFC Anodes Operating on Methane Containing Fuel. Journal of The Electrochemical Society, 162 (12), F1324-F1332. Electrochemical Society, Inc.. doi: 10.1149/2.0291512jes. ISSN 0013-4651.

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Offizielle URL: http://jes.ecsdl.org/cgi/content/abstract/162/12/F1324

Kurzfassung

This paper presents a detailed analysis of the influence of sulfur formation on performance and efficiency of Solid Oxide Fuel Cells (SOFC) operating on methane containing fuels. Our previously developed multi-step reaction mechanism of sulfur formation and oxidation is coupled with a complex heterogeneous mechanism of methane reforming, channel gas-flow, porous-media transport and elementary kinetic charge transfer and is used to describe sulfur-induced degradation and performance drops of Ni/YSZ anodes. Experimental literature data is used to validate the model and to interpret important aspects of cell performance degradation. Comparisons of the model predictions to the experiments illustrate that the developed model, without any modifications, reproduces the observed voltage decrease well and is able to capture the changes in fuel conversion and selectivity for different gas mixtures. It is shown that atomically adsorbed sulfur significantly influences heterogeneous reforming chemistry, causing substantial voltage degradation. At constant current densities, cell voltage decreases in a non-linear way with faster recovery than in H2/H2O mixture.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/98062/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:The Influence of Sulfur Formation on Performance and Reforming Chemistry of SOFC Anodes Operating on Methane Containing Fuel
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Riegraf, MatthiasDLRNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Yurkiv, Vitaliyvitaliy.yurkiv (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schiller, Günterguenter.schiller (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5093-7625NICHT SPEZIFIZIERT
Costa, Rémiremi.costa (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3534-1935NICHT SPEZIFIZIERT
Latz, Arnulfarnulf.latz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, K. Andreasandreas.friedrich (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2015
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
Band:162
DOI:10.1149/2.0291512jes
Seitenbereich:F1324-F1332
Verlag:Electrochemical Society, Inc.
ISSN:0013-4651
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Solid oxide fuel cell (SOFC), Ni/YSZ anode, sulfur poisoning, degradation, elementary kinetic modeling, methane reforming
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
Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Riegraf, Matthias
Hinterlegt am:03 Sep 2015 09:35
Letzte Änderung:28 Nov 2023 09:04

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