The transient operation of a solid oxide fuel cell monolith under forced periodic reversal of the flow

Authors

  • S.G. Neophytides,

    1. Institute of Chemical Engineering and High Temperature Chemical Processes and Department of Chemical Engineering, University of Patras, P.O. Box 1414, GR-26500 Patras, Greece
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  • A. Tripakis

    1. Institute of Chemical Engineering and High Temperature Chemical Processes and Department of Chemical Engineering, University of Patras, P.O. Box 1414, GR-26500 Patras, Greece
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Abstract

The forced periodic reversal of the flow is proposed for the case of a Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) monolith. A one-dimensional non-steady state heterogeneous model is applied to an investigation of H2 electrochemical oxidation in a co-current flow solid oxide monolithic fuel cell. Results are reported on the transient evolution along the reactor, of the species conversion, temperature distribution, thermodynamic energy conversion efficiency and volumetric power density. This novel transient operation of an SOFC leads to improved and highly efficient performances, thus allowing for a combination of the concepts of a regenerative heat preheater and of an electrocatalytic converter, in a single SOFC monolithic assembly.

Abstract

L'inversion périodique forcée de l'écoulement est testée pour un monolithe à pile à combustible à oxyde solide (SOFC). Un modèle hétérogène instationnaire unidimensionnel est appliqué à l'étude de l'oxydation électrochimique du H2 dans une pile à combustible monolithique à oxyde solide à écoulement cocourant. On donne des résultats sur l'evolution transitoire dans le réacteur de la conversion des espèces, de la distribution des températures, de l'efficacité des conversion d'énergie thermodynamique et de la densité de puissance volumique. Ce nouveau mode de fonctionnement transitoire d'une SOFC présente d'excellentes performances, permettant ainsi de combiner les concepts d'un préchauffeur à chaleur régénérative et d'un convertisseur électrocatalytique, dans une unité monolithique SOFC simple.

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