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Title
Sulfur poisoning of solid oxide fuel cells / Jörg Mathé
AuthorMathé, Jörg
CensorFleig, Juergen
Published2012
Description76 Bl. : Ill., graph. Darst.
Institutional NoteWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2012
Annotation
Zsfassung in dt. Sprache
LanguageEnglish
Document typeThesis (Diplom)
Keywords (DE)SOFC / solid oxide fuel cell / BSZ / Brennstoffzelle / Schwefelvergiftung / Festoxid-Brennstoffzelle / Schwefel / APU / auxiliary power unit
Keywords (EN)SOFC / solid oxide fuel cell / fuel cell / sulfur poisoning / sulfur / APU / auxiliary power unit
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-49336 Persistent Identifier (URN)
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Sulfur poisoning of solid oxide fuel cells [11.91 mb]
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Abstract (German)

Brennstoffzellen sind eine vielversprechende Technologie für eine Zukunft mit erneuerbaren Energieträgern, da durch die elektrochemische Energieumwandlung sehr hohe Wirkungsgrade ermöglicht werden. Da Festoxid-Brennstoffzellen (SOFCs) bei hohen Temperaturen betrieben werden, sind sie in der Lage, auch kohlenstoffhaltige Brennstoffe umzusetzen. Daher sind sie ein idealer Wegbegleiter beim Übergang von der Nutzung fossiler Brennstoffe zu erneuerbaren Energiequellen. Schwefelverbindungen, wie sie in den meisten fossilen Brennstoffen vorkommen, können schon in kleinen Konzentrationen große Beeinträchtigungen der katalytischen Reaktionen innerhalb von SOFCs verursachen.

In dieser Arbeit wurde der Einfluss von Schwefelverunreinigungen im Brenngas unter Variation verschiedener Bedingungen untersucht. Das künstlich zusammengesetzte Brenngas simulierte das Produktgas eines Reformers, der mit Diesel betrieben wird. Nachdem ein Ofenprüfstand erfolgreich geplant und aufgebaut wurde, wurde ausgehend von Standardparametern Messungen gemäß einer Testmatrix durchgeführt, um den Einfluß von einzelnen Faktoren zu erkennen. Die Standardparameter waren:

c(H2 ): 16.5 vol%, c(H2 O): 10.7 vol%, c(CO): 14.2 vol%, c(CO2 ): 10.1 vol%, c(H2S): 0.25 ppm, c(SO2): 0.29 ppm, c(Kohlenwasserstoff-Mix): 738 ppm, c(N2): 48.4 vol%, I: 170 A/cm2, Brennstoffnutzung: 20.7 %, T : 735 ◦C.

Die geplanten Tests konnten durchgeführt und auftretende Probleme behoben werden. Es ließ sich unter anderem zeigen, dass Kohlenwasserstoffe unter dem Einfluss von Schwefelvergiftung im getesteten Gas noch umgesetzt wurden.

Abstract (English)

Fuel cells are a promising future technology for renewable energy sources. The electrochemical processes allow a highly efficient energy conversion. Due to the high operating temperatures of solid oxide fuel cells (SOFCs), they are also able to utilize carbon containing fuels. Therefore SOFCs can serve as an ideal companion at the transition from the use of fossil towards renewable energy sources. Sulfur compounds, as they are present in most fossil fuels, can have a highly negative impact on the catalytic processes in SOFCs even at low concentrations. In the present work several parameters were varied, to investigate the influence of sulfur impurities in the fuel gas. The artificially mixed fuel simulated the output gas of a reformer, which is driven with diesel. A test rig using a furnace was successfully designed and built.

Then measurements according to a test matrix were conducted in order to reveal the influence of changes in single parameters on SOFC operation.

The standard parameters of the test matrix were: c(H2): 16.5 vol%, c(H2O): 10.7 vol%, c(CO): 14.2 vol%, c(CO2): 10.1 vol%, c(H2S): 0.25 ppm, c(SO2): 0.29 ppm, c(hydrocarbon-mix): 738 ppm, c(N2 ): 48.4 vol%, I: 170 A/cm2 , fuel utilisation: 20.7 %, T : 735 C.

The planned tests were carried out and the problems, which occured, could be solved. Amongst other things, it could be shown, that in the present tests hydrocarbons were still converted under the influence of sulfur poisoning.

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