IT-SOFC Technology: Evaluation and scale up of intermediate temperature (700o) SOFC Technology

• Forschungsstelle: EU FRP
• Projektnummer: 95.0330
• Projekttitel Englisch: IT-SOFC Technology: Evaluation and scale up of intermediate temperature (700o) SOFC Technology

Schlüsselwörter (Deutsch)

Brennstoffzellen Stapel; Stromsammler; Solid Oxide Fuel Cell; Erdgas; Steam Reforming

Forschungsprogramme (Englisch)

EU-programme: 4. Frame Research Programme - 5.1 Nonnuclear energies

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Siehe Abstract

Partner und Internationale Organisationen (Deutsch)

British Ceram Research Ltd (GB), Netherlands Energy
Research Foundation (ECN) (NL), Rhone-Poulence
Chimie SA (FR), Gastec NV (NL), Siemens AG (BRE)), Suizer Innotec AG (CH) (ab 1.1.97 Suizer HEXIS AG)

Abstract (Deutsch)

Das Ziel dieses EU-Projektes ist die Entwicklung und Herstellung eines Brennstoffzellen Stapels, der mit einer elektrischen Leistung von 1.0 bis 1.5 kW bei einer Temperatur von 700 oC mit Erdgas betrieben werden sollte. Der Stapel wird durch 100 cm2 grosse, selbsttragende elektrochemische Zellen und metallische Stromsammler aufgebaut.
Die Arbeiten von Suizer Innotec konzentrierten sich auf:
· Identifikafion von beständigen Legierungen für die Verwendung als Stromsammler
· Kostengünstige Herstellmethode von Stromsammler der Grösse für o 120 mm
· Optimierung der Leistung des Zellenstapels im Betrieb mit vorreformiertem Ergas
· Betrieb einer 1 kW Feldtestanlage unter Verwendung der entwickelten Stacktechnologie
Eine ferritische Chromstahl-Legierung konnte identifiziert werden, die die Anforderungen als Stromsammler unter Luft und Brennstoffbedingungen von der Korrosionsbeständigkeit und des elektrischen Kontaktwiderstandes für den Betrieb bei 7000C über mindestens 5'000 h in Test's erfüllte. Der Stromsammler wurde durch Pressen, Stanzen und Löten kostengünstig im gewünschten Design gefertigt.
Das elektrochemische Verhalten der optimierten Zellen wurde in einem 3'000 h Stunden Versuch mit 80 %-igem vor-reformiertem CH4 überprüft. Bei einer mittleren Stapeltemperatur von 650 oC erzeugte der 5-Zellen Stapel 60 W mit einem elektrischen Wirkungsgrad von 37% bei einer Brennstoffnutzung von 70%. Nach einer anfänglichen Degradation von 0.13 mV/h (600 h) stabilisierte sich der Stapel. Durch Risse im Elektrolyten fiel eine Zelle nach 1'750 h völlig aus.
In einen System-Dummyversuch konnte gezeigt werden, dass die Temperaturverteilung im System und der Betrieb des thermisch integrierten Reformers für eine mittlere Betriebstemperatur des Systemes von 650 oC die Anforderungen des IT-SOFC Stapels erfüllten. Auf Grund dieser Resultate wurden die benötigten Stromsammler und Zellen (70 Stück) für die Demonstration der IT-SOFC Technologie in einem 1 kW Systemversuch vorbereitet. Schliesslich wurde ein 62-Zellen Stapel in das Feldversuchs - System eingebaut.
Anfänglich konnten die im 5-Zellen Stack erreichten Betriebsdaten im System trotz grosser Temperaturdifferenzen im Stack erreicht werden. Danach setzte jedoch eine starke Degradation der Stackleistung em und das System musste nach 80 h abgeschaltet werden. Es zeigte sich dass eine grosse Anzahl von Zellen Risse aufwiesen.

Datenbankreferenzen (Englisch)

Swiss Database: Euro-DB of the
State Secretariat for Education and Research
Hallwylstrasse 4
CH-3003 Berne, Switzerland
Tel. [phone]
Swiss Project-Number: 95.0330