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Parametric Study of Operating Conditions on performances of a Solid Oxide electrolysis Cell

Journal of Thermal Science 2023年第6期32卷 1973-1988页

作者： CHEN Hanming WANG Jingyi XU Xinhai School of Mechanical Engineering and Automation Harbin Institute of TechnologyShenzhen518055China School of Science Harbin Institute of TechnologyShenzhen518055China

The operating conditions greatly affect the electrolysis performance and temperature distribution of solid oxide electrolysis cells(SOECs).However,the temperature distribution in a cell is hard to determine by experiments due to the limitations of in-situ measurement *** this study,an electrochemical-flow-thermal coupling numerical cell model is established and verified by both current-voltage curves and electrochemical impedance spectroscopy(EIS)*** electrolysis performance and temperature distribution under different working conditions are numerically analyzed,including operating temperature,steam and hydrogen partial pressures in the fuel gas,inlet flow rate and inlet temperature of fuel *** results show that the electrolysis performance improves with increasing operating *** steam partial pressure improves electrolysis performance and temperature distribution uniformity,but decreases steam conversion *** inappropriately low hydrogen partial pressure reduces the diffusion ability of fuel gas mixture and increases concentration *** increasing the flow rate of fuel gas improves electrolysis performance,it also reduces temperature distribution uniformity.A lower airflow rate benefits temperature distribution *** inlet temperature of fuel gas has little influence on electrolysis *** order to obtain a more uniform temperature distribution,it is more important to preheat the air than the fuel gas.

关键词： solid oxide electrolysis cell electrolysis performance temperature distribution operating conditions EIS(electrochemical impedance spectroscopy)

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