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A model-based approach for current voltage analyses to quantify degradation and fuel distribution in solid oxide fuel cell stacks

Linder, Markus und Hocker, Thomas und Meier, Christoph und Holzer, Lorenz und Friedrich, K. Andreas und Iwanschitz, Boris und Mai, Andreas und Schuler, J. Andreas (2015) A model-based approach for current voltage analyses to quantify degradation and fuel distribution in solid oxide fuel cell stacks. Journal of Power Sources, 288, Seiten 409-418. Elsevier. doi: 10.1016/j.jpowsour.2015.04.136. ISSN 0378-7753.

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Offizielle URL: http://www.journals.elsevier.com/journal-of-power-sources/

Kurzfassung

Reliable quantification and thorough interpretation of the degradation of solid oxide fuel cell (SOFC) stacks under real conditions is critical for the improvement of its long-term stability. The degradation behavior is often analyzed based on the evolution of currentevoltage (V,I) curves. However, these overall resistances often contain unavoidable fluctuations in the fuel gas amount and composition and hence are difficult to interpret. Studying the evolution of internal repeat unit (RU) resistances is a more appropriate measure to assess stack degradation. RU-resistances follow from EIS-data through subtraction of the gas concentration impedance from the overall steady-state resistance. In this work a model-based approach where a local equilibrium model is used for spatial discretization of a SOFC stack RU running on hydrocarbon mixtures such as natural gas. Since under stack operation, fuel leakages, uneven fuel distribution and varying natural gas composition can influence the performance, they are taken into account by the model. The model extracts the time-dependent internal resistance from (V,I)-data and local species concentration without any fitting parameters. RU resistances can be compared with the sum of the resistances of different components that allows one to make links between laboratory degradation experiments and the behavior of SOFC stacks during operation.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/99164/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:A model-based approach for current voltage analyses to quantify degradation and fuel distribution in solid oxide fuel cell stacks
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Linder, MarkusZHAW Zurich University of Appl. SciencesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hocker, ThomasHexis AGNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Meier, ChristophZHAW Zurich University of Appl. SciencesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Holzer, LorenzHexis AGNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, K. Andreasandreas.friedrich (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Iwanschitz, BorisHexis AGNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mai, AndreasHexis AGNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schuler, J. AndreasHexis AGNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2015
Erschienen in:Journal of Power Sources
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:288
DOI:10.1016/j.jpowsour.2015.04.136
Seitenbereich:Seiten 409-418
Verlag:Elsevier
ISSN:0378-7753
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Solid oxide fuel cell (SOFC) Current voltage characteristic Stack degradation Fuel distribution Hydrocarbon fuels Local thermodynamic equilibrium
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 > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Friedrich, Prof.Dr. Kaspar Andreas
Hinterlegt am:09 Dez 2015 09:41
Letzte Änderung:31 Jul 2019 19:56

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