Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Improvement of solid oxide fuel cell performance using serially connected stacks

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

การปรับปรุงสมรรถนะของเซลล์เชื้อเพลิงชนิดออกไซด์ของแข็งโดยใช้สแตกที่ต่อแบบอนุกรม

Year (A.D.)

2006

Document Type

Thesis

First Advisor

Suttichai Assabumrungrat

Second Advisor

Navadol Laosiripojana

Faculty/College

Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)

Degree Name

Master of Engineering

Degree Level

Master's Degree

Degree Discipline

Chemical Engineering

DOI

10.58837/CHULA.THE.2006.1646

Abstract

This study was carried out to investigate the possible improvement of SOFC performance by using multiple stacks arranged in series in which the operating voltages were allowed to vary among the different stacks. The comparative study on the operation in conventional SOFC configuration in which multiple stacks are typically arranged in parallel and the alternative ones in which stacks are networked in series is considered in both case i.e with and without considering the effect of pressure drop. By connected the stacks in series instead of in parallel, the power and electrical efficiency improvement as high as 5.0% can be achieved. Moreover, the improvement by the arrangement in series becomes less significant after the number of stacks more than 2. The configuration in series with one compressor installed only at the inlets of the first stack is the best option when taking into account the pressure drop. However, the pressure drops are about 4.7 and 3.75 times in the anodic and cathodic channels, respectively, compared with those from the case with stack arrangement in parallel. Therefore it requires higher consumption of compression power. It was suggested that, to compensate a part of power consumption from installed compressors, the heat recovery system should be installed to offer the practical operation.

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

วิทยานิพนธ์นี้ศึกษาเพื่อหาการปรับปรุงประสิทธิภาพที่น่าจะเป็นไปได้ของระบบเซลล์เชื้อเพลิงชนิดออกไซด์ของแข็ง (SOFC) โดยใช้สแตกที่ต่อแบบอนุกรม ซึ่งความต่างศักย์ที่ใช้สามารถปรับเปลี่ยนไปได้ตามสแตกต่างๆ โดยงานนี้จะพิจารณาจากการศึกษาเชิงเปรียบเทียบระหว่างระบบการจัดเรียงเซลล์เชื้อเพลิงชนิดออกไซด์ของแข็งแบบทั่วไป ซึ่งมักจะใช้การต่อสแตกแบบขนาน กับระบบการจัดเรียงที่ได้เสนอในงานนี้ ซึ่งใช้การต่อสแตกแบบอนุกรม โดยจะพิจารณาเป็นสองกรณีด้วยกัน เช่น กรณีที่มีกับไม่มีการคิดผลของความดันลดร่วมด้วย และผลที่ได้พบว่า ระบบการจัดเรียงที่ใช้การต่อสแตกแบบอนุกรมนั้นสามารถปรับปรุงกำลังไฟฟ้าที่ได้และประสิทธิภาพได้สูงถึง 5% แต่การปรับปรุงดังกล่าวนั้นจะมีนัยสำคัญที่น้อยลง หากสแตกมีจำนวนมากกว่าสองสแตก นอกจากนี้ ยังพบอีกว่าการจัดเรียงระหว่างเซลล์เชื้อเพลิงที่ใช้การต่อสแตกแบบอนุกรม กับเครื่องคอมเพรสเซอร์แบบที่ติดตั้งไว้ที่ขาเข้าของสแตกแรกเพียงเครื่องเดียว จะเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุด แต่อย่างไรก็ตาม เมื่อนำไปเปรียบเทียบกับกรณีของการจัดเรียงเซลล์เชื้อเพลิงแบบขนานแล้ว จะเห็นได้ว่าความดันลดที่เกิดขึ้นในกรณีของการจัดเรียงเซลล์เชื้อเพลิงแบบอนุกรมนั้น จะมีค่าประมาณ 4.7 เท่า ในส่วนของแอโนด และ 3.75 เท่า ในส่วนของแคโทดด้วยเหตุผลนี้เอง การจัดเรียงเซลล์เชื้อเพลิงดังกล่าวนั้น จึงต้องการกำลังไฟฟ้าเพื่อการดำเนินงานเครื่องคอมเพรสเซอร์ที่สูง ซึ่งแนะนำว่าควรที่จะมีการติดตั้งระบบที่นำความร้อนกลับมาใช้ เพื่อสามารถนำไปใช้ในดำเนินการเชิงปฏิบัติได้จริง

Link to Full Text

Share

COinS