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Pressurized single cell testing of solid oxide cells

Grosselindemann, C. ORCID iD icon 1; Dorn, M. ORCID iD icon 2,3; Bauer, F. M. ORCID iD icon 4; Seim, M. 2; Ewald, D. ORCID iD icon 1; Esau, D. ORCID iD icon 1; Geörg, M.; Rössler, R. 5; Pundt, A. 5; Weber, A. ORCID iD icon 1
1 Institut für Angewandte Materialien – Elektrochemische Technologien (IAM-ET1), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
2 Institut für Angewandte Materialien (IAM), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
3 Institut für Automation und angewandte Informatik (IAI), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
4 Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
5 Institut für Angewandte Materialien – Werkstoffkunde (IAM-WK), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

Pressurized operation of Solid Oxide Cells (SOCs) enhances the performance in the fuel cell mode and is
mandatory for coupling with gas turbines. For electrolysis, energy demand and balance of plant to pressurize
hydrogen or syngas can be reduced. Today’s facilities for pressurization of SOCs rely on voluminous pressure
vessels that enclose the cells/stacks. Inside such vessel, fuel- and oxidant pressures have to match the vessel
pressure to avoid a deterioration of the cells/stacks. Here, a single cell is operated without a pressure vessel in a
metallic cell housing sealed towards the cell by a glass-ceramic sealant. Any differential pressure is avoided by a
downstream combustor, an approach that is limited to test benches. In our experiments we found that this sealing
concept can withstand pressure drops of up to 10 bar towards ambient pressure even after a full thermal cycle. As
to be expected from numerous previous studies, open-circuit voltage as well as performance increased signifi-
cantly with increasing pressure. The power density increased by 20 % in air/dry H2 at 850 ◦C and 11 bara


Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000172181
Veröffentlicht am 03.07.2024
Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Angewandte Materialien – Elektrochemische Technologien (IAM-ET1)
Institut für Angewandte Materialien (IAM)
Institut für Automation und angewandte Informatik (IAI)
Institut für Nukleare Entsorgung (INE)
Institut für Angewandte Materialien – Werkstoffkunde (IAM-WK)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsdatum 15.09.2024
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 0378-7753
KITopen-ID: 1000172181
HGF-Programm 38.05.01 (POF IV, LK 01) Anthropogenic Carbon Cycle
Erschienen in Journal of Power Sources
Verlag Elsevier
Band 614
Seiten Art.-Nr.: 234963
Vorab online veröffentlicht am 29.06.2024
Nachgewiesen in Dimensions
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