Recent Progress of SOFC-GT Combined System with Tubular Type Cell Stack at MHI

Abstract

A solid oxide fuel cell (SOFC) is a fuel cell that can operate at high temperature. By applying its high-temperature exhaust heat to gas turbine (GT) combined-cycle power generation, an extremely high-efficiency thermal power system can be constructed, with a power generation efficiency of up to 70%. Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (MHI) is one of the first companies to focus on the potential of the SOFC as a component of large-scale power generation systems and has promoted both element and system development since the 1980s. New 250kW-class SOFC-MGT Hybrid System has been under trial operation since November 2012.

Technological Pathways to Produce Compressed and Highly Pure Hydrogen from Solar Power

“…The largest market to date is the Combined Heat and Power (CHP) systems developed by various companies. [121][122][123][124][125][126][127][128][129][130] Even though most of these companies have started developing cells, stacks and systems for SOEC-applications, the number of commercially available high-temperature electrolyzers remains limited. An example is the Sunfire SOEC-systems [126,131] with H2 production rate of 750 Nm 3 .h -1 at up to 850 °C, conversion efficiencies above 84%, a consumption of 3.6 kWh per m N −3 produced H2 with purity above 99.95% after an additional purification stage, Figure 7.…”

“…[134] The operation of pressurized SOCs offers advantages in terms of power density, but even more in terms of the use of pressurized off-gas. A number of pressurized systems combining an SOFC-stack with a gas turbine have demonstrated an increased system efficiency [Siemens, [135] MHI [121] ] but also higher complexity, which makes system control more difficult and can even lead to severe failures. Larger SOEC-systems for the production of H 2 have so far been operated at atmospheric pressure.…”

Technologische Pfade für die Herstellung von komprimiertem und hochreinem Wasserstoff mit Hilfe von Sonnenenergie

“…Der bisher größte Markt sind die von verschiedenen Unternehmen entwickelten Kraft-Wärme-Kopplungssysteme (KWK) (Combined Heat and Power (CHP)). [121][122][123][124][125][126][127][128][129][130] Obwohl die meisten dieser Unternehmen mit der Entwick-lung von Zellen, Stacks und Systemen für SOEC-Anwendungen begonnen haben, ist die Zahl der kommerziell erhältlichen Hochtemperatur-Elektrolyseure nach wie vor begrenzt. Ein Beispiel sind die Sunfire SOEC-Systeme [126,131] mit einer H 2 -Produktionsrate von 750 Nm 3 h À 1 bei bis zu 850 °C, einem Umwandlungswirkungsgrad von über 84 %, einem Verbrauch von 3.6 kWh m N À 3 hergestelltem H 2 mit einer Reinheit von über 99.95 % nach einer zusätzlichen Reinigungsstufe, Abbildung 7.…”

“…[134] Der Betrieb von SOCs unter Druck bietet Vorteile in Bezug auf die Leistungsdichte, aber noch mehr in Bezug auf die Nutzung des komprimierten Abgases. Eine Reihe von Drucksystemen, die einen SOFC-Stack mit einer Gasturbine kombinieren, haben einen höheren Systemwirkungsgrad gezeigt [Siemens, [135] MHI [121] ], jedoch auch eine höhere Komplexität, die die Systemsteuerung erschwert und sogar zu schwerwiegenden Ausfällen führen kann. Größere SOEC-Anlagen zur H 2 -Produktion wurden bisher bei Atmosphärendruck betrieben.…”

Performance Evaluation of Solid Oxide Fuel Cell for Exergy Recuperation of Exhaust Heat by Electrochemical Partial Oxidation

“…反応場の濃度を求めるには多孔質部材中のガス輸送を考慮する必要がある．反応物質の輸送は濃度差起因の拡 散であり，ミクロからメソ孔を有する SOFC 電極では，多成分系の分子拡散とクヌーセン拡散の影響をそれぞれ 受ける．また，Darcy 則に従った圧力勾配で正味の粘性流体の移動が支配されるとする．拡散による輸送は式 (10) に示す Dusty Gas Model で与えられる (11) とし，クヌーセン拡散係数は平均空隙径より求めた．なお，式(10)より求 (1) Ishihara, T., Shibayama, T., Honda, M., Nishiguchi, H., and Takita, Y., "Solid oxide fuel cell using Co doped La…”