Experimental studies on the use of partial oxidation of methane for small scale SOFC fuel cell plant

• Research unit: EU RFP
• Project number: 97.0010

Key words (German)

Partielle Oxidation; Katalysator; Erdgas; Brennstoffzelle; Solid Oxide Fuel Cell

Alternative project number (English)

EU project number: JOE3-CT97-0060

Research programs (English)

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

Short description (German)

Siehe Abstract

Partners and International Organizations (German)

Gastec NV (NL), University of Bath (GB), Gaz de France (F), ICI Katalco (GB), Sulzer Hexis AG (CH)

Abstract (German)

Das Ziel des EU-Projektes ist die Auslegung und der Aufbau eines Partial Oxidation Fuel Processors (POx) für Erdgas und Test dieser Einheit in einem HEXIS SOFC System. Die Auslegung der Einheit erfolgt unter der Randbedingung, dass das Brennstoffzellensystem eine Leistung von ca. 1-2 kWe erbringt und mit Erdgas ab Netz betrieben werden soll. Für das erste Jahr (01.12.97-30.11.98) konzentrierten sich die Arbeiten von Sulzer Hexis auf:
- Identifikation und Festlegung der genauen Designparameter (Auslegung durch Gastec)
- Herstellung von Sandwichzellen (Sulzer lnnotec) zum Test mit verschiedenen Gasmischungen (Gaz de France)
- Test eines vereinfachten POX Reaktors in einem Ministack Prüfstand
- Techno-Economic Evaluation (soweit nach den jetzigen Kenntnissen machbar)
Um eine sinnvolle Einbindung einer POX in ein Hexis-System realisieren zu können, waren die Überlappung von Stoff- und Wärmeströmen, sowie Druck-, Strömungs- und Temperaturverhältnisse genau zu beleuchten und entsprechende Schnittstellen zu definieren. Alle Bedingungen konnten exakt formuliert werden, so dass eine Auslegung der POX (Gastec) erfolgen konnte. Der Aufbau der POX und Verkopplung mit einem Ministack-Prüfstand ist für Dezember 1998 vorgesehen.
Um Aussagen über das elektrochemische Verhalten der Zellen bei Gaszusammensetzungen aus einer POX zu erhalten, wurden kleine Sandwichzellen mit entsprechenden Stromsammlem hergestellt und bei Gaz de France unter unterschiedlichen Gaszusammensetzungen getestet Sulzer Hexis lieferte dazu Ofen, Regler und Proben-halter. Die Resultate zeigen keine grossen Abhängigkeiten vom Kohlenmonoxid-, Kohlendioxid- und Stickstoff-anteil. Mit zunehmendem Wasserdampfanteil verschlechtern sich die Leistungsdaten jedoch signifikant Der Versuchsstand bei Gaz de France muss noch weiter optimiert werden, damit die Daten mit anderen Versuchen bei Sulzer Hexis verglichen werden können.
Sulzer Hexis baute einen vereinfachten POX Reaktor (Betrieb mit reinem Methan aus der Flasche) auf und testete ihn im Ministack-Prüfstand: Ein stabiler Betrieb war über mehrere hundert Stunden möglich, die Leistungsdaten und vor allem der elektrische Wirkungsgrad lagen jedoch ca. 1~20% (relativ) unter dem vom dampfreformierten Gas.
Aufgmnd der ersten Ergebnisse bei Gastec und theoretischen Abschätzungen, wurde das technische und ökonomische Potential von POX mit Steam Reforming verglichen. Dabei stellt sich nach jetzigem Kenntnisstand POX als durchaus interessante Variante dar.

References in databases (English)

Swiss Database: Euro-DB of the
State Secretariat for Education and Research
Hallwylstrasse 4
CH-3003 Berne, Switzerland
Tel. [phone]
Swiss Project-Number: 97.0010