The use of mathematical model to evaluate the material balance of a solid oxide electrolyser

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The effective use of solid oxide electrolysers is a promising solution for the energy sector and industry in general. Therefore, scientists all over the world are conducting research on improving the electrolysers' efficiency and reliability. In this paper, a mathematical model of the material balance for a solid oxide electrolyser is considered, which allows optimizing the operating parameters of existing equipment and newly designed equipment.

In particular, special attention is focused on studying the effect of the operating parameters of electrochemical plants of planar design during electrolysis on the composition of reaction products. The relation between the compositions of reagents at the inlet and products at the outlet is determined on the basis of calculated data for a planar solid oxide electrolyser using mathematical modeling in comparison with experimental data.

About the authors

Anastasia I. Golodnova

Institute of High-Temperature Electrochemistry of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: a.golodnova@ihte.ru
ORCID iD: 0000-0003-2598-2269
SPIN-code: 3510-7011

Junior Researcher, Laboratory of Electrochemical Devices and Fuel Cells

Russian Federation, Yekaterinburg

Mikhail V. Erpalov

Institute of High-Temperature Electrochemistry of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: m.erpalov@ihte.ru
ORCID iD: 0000-0003-3113-598X
SPIN-code: 6696-3245
Scopus Author ID: 55747315200
ResearcherId: N-7453-2016

Head of the Laboratory of Electrochemical Devices and Fuel Cells

Russian Federation, Yekaterinburg

Anton I. Golodnov

Ural Federal University

Email: a.i.golodnov@urfu.ru
ORCID iD: 0000-0003-2958-310X
Scopus Author ID: 57211929114
ResearcherId: R-3266-2016

Associate Professor of the Foundry Production and Hardening Technologies Department

Russian Federation, Yekaterinburg

References

  1. Chung T. D., Chyou Y. P., Yu D. D. Study of the Flow Field in Channels and Internal Manifolds on the Interconnect of a Planar Solid Oxide Fuel Cell // International Conference on Fuel Cell Science, Engineering and Technology. 2005. Vol. 37645. P. 273–280. doi: 10.1115/FUELCELL2005-74149. (In Engl.).
  2. Demin A. K. Razrabotka tverdooksidnykh elektrokhimicheskikh ustroystv v IVTE UrO RAN [Development of solid oxide electrochemical devices at the Institute of High-Temperature Electrochemistry of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences]. Fizicheskaya khimiya i elektrokhimiya rasplavlennykh i tverdykh elektrolitov. V 2 t. Physical Chemistry and Electrochemistry of Molten and Solid Electrolytes. In 2 vols. Yekaterinburg, 2013. Vol. 2. P. 78–79. EDN: XFZHFT. (In Russ.).
  3. Rasporyazheniye Pravitel’stva RF ot 9 iyunya 2020 g. № 1523-r «Ob Energeticheskoy strategii RF na period do 2035 g.» [Decree of the Government of the Russian Federation No. 1523-r dated 2020.06.09 «On approval of the Energy Strategy of the Russian Federation for the period up to 2035»]. Available at «Garant». (In Russ.).
  4. Bresler L. Kh., Khayrullina D. M., Oshanina S. D. Utilizatsiya i ulavlivaniye CO2 [CO2 utilization and capture]. Arktika: sovremennyye podkhody k proizvodstvennoy i ekologicheskoy bezopasnosti v neftegazovom sektore. V 2 t. The Arctic: Modern Approaches to Industrial and Environmental Safety in the Oil and Gas Sector. In 2 vols. / Resp. ed. Yu. V. Sivkov. 2023. Vol. 2. P. 36–40. EDN: NTVIIH. (In Russ.).
  5. Sugihara S., Iwai H. Experimental investigation of temperature distribution of planar solid oxide fuel cell: effects of gas flow, power generation, and direct internal reforming. International Journal of Hydrogen Energy. 2020. Vol. 45, no. 46. P. 25227–25239. doi: 10.1016/j.ijhydene.2020.06.033. (In Engl.).
  6. Zhu Q. Developments on CO2-utilization technologies. Clean Energy. 2019. Vol. 3, no. 2. P. 85–100. doi: 10.1093/ce/zkz008. (In Engl.).
  7. Fussler C. Solution for a circular carbon economy // The CO2 Forum Briefing Paper; The CO2 Forum. Lyon, France. 2015. (In Engl.).
  8. Qu Z., Aravind P. V., Dekker N., Janssen A. Modeling of flow field in planar solid oxide fuel cell // ECOS 2008 – Proceedings of the 21th International Conference on Efficiency, Cost, Optimization, Simulation and Environmental impact of energy systems, June 2008, Poland. AGH University of Science & Technology/SUT, 2008. P. 1849–1856. ISBN 978-839-223-81-40. (In Engl.).
  9. Kravchenko K. V. Osobennosti sovremennykh sistem imitatsionnogo modelirovaniya [Features of modern simulation systems]. Innovatsionnyye tekhnologii: teoriya, instrumenty, praktika. Innovative technologies: theory, tools, practice. 2014. Vol. 1. P. 211–214. (In Russ.).
  10. Perfilyev M. V., Demin A. K., Kuzin B. L., Lipilin A. S. Vysokotemperaturnyy elektroliz gazov [High-temperature electrolysis of gases]. Moscow, 1988. 230 p. ISBN 5-02-001399-4. (In Russ.).
  11. Patrov B. V., Sladkov I. B. Fizicheskaya khimiya [Physical Chemistry]. Saint Petersburg, 2003. 188 p. (In Russ.).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».