Energikonvertering ved Solid Oxide Electrolyser Cells

More documents

Recommendations

Info

Anoden B. APPENDIKS - SUPPLERENDE MATERIALER Figur B.1: Billede af gassernes strøm igennem cellen [FCtec 2, 2008]. Materialet i anoden er normalt lavet af cermet som er halvt porøst. Det betyder, at stofferne kan trænge igennem anoden og komme igennem til elektrolysen. Cermet er en blanding af keramik og metal. De valgte metaller er ofte nikkel og zirconium. Keramik har en høj termisk modstand, og er porøst ved høje temperature. Metallerne er elektrisk ledende, hvilket gør den elektriske modstand mindre i anoden. Katoden Katodens materiale skal, ligesom anodens materiale, være godt elektrisk ledende, samt porøst til en vis grad, således ilt kan trænge igennem til elektrolytten. Materialet er valgt, så der opstår en termisk modstand. Et materiale som hyppigt vælges til katoden er lanthanum magnites (LmNo3). Elektrolytten Elektrolytten er et gastæt O 2− -ledende keramisk lag. Materialet i elektrolytten er normalt zirconia (ZrO2) blandet med yttra (Y2O3), også kendt som yttria stabiliseret zirconia (YSZ). Elektrolytten er omkring 40µm tyk [Larmine, 2003]. Det keramiske lag skal have høj elektrisk modstand, således at strømtab i cellen er så lille som muligt. Ved de høje temperature som SOFC arbejder ved kan O 2− godt trænge igennem elektrolytten. Ved den høje temperatur i cellen åbner elektrolytten sig og leder ionerne bedre. Hvis cellens temperatur går under 600 ◦ C forstærkes den ioniske modstand i elektrolytten og forringer derved virkningsgraden. X
B.1. SOFC B.1.2 Cellernes reaktion På figur B.1 ses, hvad der sker inde i en SOFC, og hvilke stoffer der kommer ind og ud af cellen. Derudover fremgår, hvilke kemiske reaktioner, der sker ved anoden og katoden. Anodens reaktion: 2H2 + 2O 2− → 2H2O + 4e − Der kommer 2 brintmolekyler ind til anoden og der kommer 2 O 2− ioner i gennem elektrolyten til anoden. Når brintmolekylerne og iltionerne reagerer med hinanden, dannes damp og elektroner. Vandet løber ud af cellen, og elektronerne løber i et ekstern kredsløb til katoden. Katodens reaktion: O2 + 4e − → 2O 2− Ilt kommer i kontakt med katoden og reagerer med 4e − fra anoden og spaltes til 2 O 2− . Iltionerne løber igennem elektrolytten, og reagerer med brinten på anodesiden. Den samlede reaktion for cellen: (B.1) (B.2) 2H2 +O2 → 2H2O (B.3) Af den samlede reaktion ses, at brint og ilt på gasform kommer ind i cellen og reagerer til damp. Ved denne reaktion produceres elektrisk energi over anoden og katoden i cellen. B.1.3 Cellernes virkningsgrad Måden at finde virkningsgraden af cellen er at finde brændværdien for brint og dividere dette tal med den målte spænding over cellen, se formel B.4. Virkningsgraden kan beregnes ved følgende formel: ɛ o findes med formelen η = Vcelle ɛ o ɛ o −∆ ¯g = 2F [·] (B.4) [V ] (B.5) Formel B.5 giver spændingen over cellen, når der ingen belastning er over cellen, dvs at strømmer er 0. F er Faradays konstant som er 96485 C mol og tallet 2 er fordi der er 2 elektroner, der løber i kredsløbet ved reaktionen. ∆ ¯g f er molar specifik Gibbs fri energi. ∆ ¯g f er fundet ud fra formel B.6 ∆ ¯g = ∆ ¯ h − T ∆ ¯s ∆ ¯ h enthalpiforskellen i anodens reaktion minus temperaturen i kelvin gange entropiforskellen i anodens reaktion. I tabel B.1 ses tre udregnede værdier for ∆ ¯g [Larmine, 2003]. k J mol Tabel B.1: Værdi for ∆ ¯g , ∆ ¯ h og ∆ ¯s [Larmine, 2003]. Temperature [ ◦ C] ∆ ¯ h [KJmol −1 ] ∆ ¯s [KJmol −1 ] ∆ ¯g [KJmol −1 ] 500 -242,6 -0,053 -205,0 700 -247,6 -0,054 -194,2 900 -248,8 -0,056 -183,1 Det er vigtigt ikke kun at tænke på spændingen over cellen, men også på strømtæthed i cellen (A/cm 2 ). Strømtæthed er brugt i brændselsceller til at give et bedre billede af strømmen i cellen og mængden XI (B.6)
Page 1:
Energikonvertering ved Solid Oxide
Page 5:
Forord Denne rapport er udarbejdet
Page 8 and 9:
- forsat fra foregående side Symbo
Page 10 and 11:
INDHOLDSFORTEGNELSE 7 Konklusion 79
Page 12 and 13:
eguleres. Der er derfor lagrings- o
Page 14 and 15:
KAPITEL 1. INDLEDNING kan indgå i
Page 16 and 17:
KAPITEL 1. INDLEDNING mulere flere
Page 19 and 20:
Kapitel 3 SOEC-teknologi Som muligh
Page 21 and 22:
3.3. ELEKTROLYSE AF KULDIOXID OG VA
Page 23 and 24:
Page 25 and 26:
Page 27 and 28:
3.4. ELEKTRISK MODSTAND I CELLEN 3.
Page 29 and 30:
3.5. TERMODYNAMIK I SOEC Tabel 3.2:
Page 31 and 32:
3.5. TERMODYNAMIK I SOEC Da energio
Page 33 and 34:
3.6. VIRKNINGSGRADER kan distrueres
Page 35 and 36:
3.7. ANVENDELSE AF ELEKTROLYSEPRODU
Page 37 and 38:
3.7. ANVENDELSE AF ELEKTROLYSEPRODU
Page 39 and 40:
Kapitel 4 SOEC-anlæg I dette afsni
Page 41 and 42:
4.1. OPBYGNING AF SOEC-ANLÆG Ved (
Page 43 and 44:
4.2. PRODUKTIONSPRIS FOR BRINT Figu
Page 45 and 46:
4.3. BEREGNING AF OPSTARTSTID • D
Page 47 and 48: 4.3. BEREGNING AF OPSTARTSTID Dette
Page 49 and 50: 4.3. BEREGNING AF OPSTARTSTID hvor
Page 51 and 52: 4.3. BEREGNING AF OPSTARTSTID 4.3.1
Page 53 and 54: 4.3. BEREGNING AF OPSTARTSTID Af fi
Page 55 and 56: 4.4. ELEKTRISK ENERGIKONVERTERING T
Page 57 and 58: 4.4. ELEKTRISK ENERGIKONVERTERING i
Page 59 and 60: Kapitel 5 Modellering af SOEC Dette
Page 61 and 62: 5.3. MODEL FOR ELNETTET 5.3 Model f
Page 63 and 64: 5.3. MODEL FOR ELNETTET I den førs
Page 65 and 66: 5.4. MODEL AF SOEC-ANLÆG 5.4.1 Opb
Page 67 and 68: 5.4. MODEL AF SOEC-ANLÆG Figur 5.8
Page 69 and 70: 5.4. MODEL AF SOEC-ANLÆG ved en ma
Page 71 and 72: 5.6. SYSTEMVIRKNINGSGRAD Det ses fr
Page 73 and 74: Kapitel 6 Økonomisk betragtning Ø
Page 75 and 76: 6.2. INDTÆGTER fra 15 ◦C til 400
Page 77 and 78: 6.4. RESULTATDISKUSSION Ud fra form
Page 79 and 80: Kapitel 7 Konklusion I rapportens i
Page 81 and 82: Kapitel 8 Perspektivering I 1960’
Page 83: 8.2. PLACERING Tabel 8.1: Fordele o
Page 86 and 87: Energistyrelsen 1 [2008]. Elprodukt
Page 88 and 89: LITTERATUR Steele [2000]. Steele, B
Page 90 and 91: v_stack = 0.0158 m^3 A.1.3 Densitet
Page 92 and 93: A. APPENDIKS - BEREGNINGER %Effektt
Page 94 and 95: A.2 Udregninger af ∆H i EES Figur
Page 97: B Appendiks - Supplerende materiale
Page 101 and 102: B.2. METANOLBRÆNDSELSCELLER B.2 Me
Page 103: B.3. HÅNDTERING AF STOFFER B.3 Hå
show all

Energikonvertering ved Solid Oxide Electrolyser Cells

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?