Energikonvertering ved Solid Oxide Electrolyser Cells

4.3. BEREGNING AF OPSTARTSTID
• Der anvendes Lumped System Analysis
• Uendelig varmeledning gennem stakken
• Stakken er ikke isoleret ved opvarmning
• Stakken afgiver varme i form af stråling og konvektion
• Stakken opvarmes med en 10 kW brænder fra 15 ◦ C til 400 ◦ C. Fra 400 ◦ C til 850 ◦ C opvarmes
stakken ved en tilført elektrisk effekt på 140 kW
• Stakkens varmekapacitet stammer fra en SOFC-stak
• Der tages ikke højde for varmekapaciteten af gasserne inde i systemet
Antagelserne er illustreret på figur 4.4.
Figur 4.4: Illustration af den modellerede SOEC-stak.
Overfladearealet As forudsætter 500 celler samt to endestykker.
Problemet med hurtig opvarmning af en SOEC-stak, er at de forskellige materialer i cellen har forskellige
udvidelseskoefficienter. Dette betyder, at der opstår termospændinger mellem delene i stakken,
og det keramiske materiale vil pga. spændingerne i cellen ødelægges. En nærmere forklaring af termospænding
kan ses i [Answer Corporation, 2008].
Fra Risø approksimeres en opstartstid udfra at stakken kan opvarmes ca. 1 grad pr. minut, hvilket
vil sige at det tager næsten 14 timer at opvarme stakken til 850 ◦ C fra 15 ◦ C [Jensen 3, 2008]. Nyeste
opstartstid for en brændselscelle fra Topsoe Fuel Cells estimeres til 4 grader pr. minut [Nielsen 1,
2008], hvilket er en stor forbedring. Der ligger stadig et stort udviklingspotentiale i at kunne fremstille
homogene materialer med ens udvidelseskoefficient.
Anvendte værdier
For at beregne opstartstiden for SOEC-stakken, skal varmekapaciteten (c-værdien) for stakken beregnes.
Materialerne i SOEC-stakken har hver deres varmekapacitet, og da denne er temperaturafhængig,
45