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FUNDACIÓN PARA EL FUNDACIÓN PARA EL DESARROLLO DE LAS NUEVAS TECNOLOGÍAS DEL HIDRÓGENO EN ARAGÓN Construction and testing of a microtubular YSZ-based anode supported Solid Oxide Fuel Cell . LA APUESTA POR EL HIDROGENO EN ARAGÓN Marcos Rupérez New Bussines development www.hidrogenoaragon.org [email protected]

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FUNDACIÓN PARA ELFUNDACIÓN PARA ELDESARROLLO DE LAS NUEVASTECNOLOGÍAS DEL HIDRÓGENO EN ARAGÓN

Construction and testing of a microtubular YSZ-based anode supported Solid Oxide Fuel Cell .

LA APUESTA POR EL HIDROGENO EN ARAGÓN

Marcos RupérezNew Bussines development

www.hidrogenoaragon.org

[email protected]

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1.‐ CELLS CONCTRUCTION

2.‐ STACK PROTOTYPE

3.‐ DURABILITY TESTING3. DURABILITY TESTING

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CELL CONSTRUCTION PROCESS

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Tubular  Cell configuration

Anodic SupportAnodic Support

Ni‐YSZ (Ni 50%vol.‐YSZ 50%vol.)   Thinknes: 140μm

Electrolyte

YSZYSZ thinknes: 10‐15μm

Catode

YSZ‐LSMLayer1 YSZ 50%vol.‐LSM 50%vol.Layer2 YSZ 20%vol.‐LSM 80%vol.Thinknes: 50μm

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ANODIC SUPPORT

Ni‐YSZ

2000 bar pressure compression in a tubular mold000 ba p essu e co p ess o a tubu a o d

Metal nucleus and rubber cover  mold

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ANODIC SUPPORT

Dry the green anode

Ensure uniform thinkness

Dry the green anode

xtract the anode from the mold

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ANODIC SUPPORT PRE‐SINTERIZATION

Organic components burnedOrganic components burned

The anode s ready to deposit the electrolyte

50% porosity 25% Ni 25% YSZ ( ceria)    NiO ‐Ni ( reduction)50% po os ty 5% 5% S ( ce a) O ( educt o )

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ELECTROLITE

1.‐ powder 3.‐ sinterice2 sprayingp

elaborating YSZ(organic burn)

2.‐ spraying

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CATHODE , LSM‐YSZ Depth coating

Going  in: 2mm/sg

Going out: 2mm/sgInmersion: 0sg2mm/sg 2mm/sg

2 l f (L S ) M O dil t d i 2 l

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Final sinterization

Organic components burned

Join the layers together 

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Connections and sealing for 1 cell testing

Platinium wireCeramic concreteNiquel foamPlatinium foamAlumina pipes

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5.‐ CONEXIÓN AND SEALING

A.‐Anode contact

Niquel or platinium foamRoll the foam in a platinium wirePlug the foam into the cell pipePlug the foam into the cell pipe. 

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CONEXIONES Y SELLADO

B.‐ cathode contact

Roll a platinuim wire arround the pipe.p p pThe rolling zone is pinted with palatinium paint. 

C S liC.‐ Sealing

Ceramic concrete sealingDry sealing during 12 hours. 

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STACKPROTOTYPE

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Single cell for the stack

Active area:4cm2

Length : 11cmE t l di t 3External diameter: 3mm Internal diameter: 2,4 mm

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5.‐ Stack prototype

2 cell stack, series connectedMacor supported and glas envolved Tested on a tubular l i helectric haven 

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5.‐ Stack prototype

Stack experimental V‐I

700

800

900

1000

2000

2500

p

300

400

500

600

1000

1500

Volta

ge(V)

Voltaje(V)

Potencia(mW)

0

100

200

0

500

0 200 400 600 800 1000Current (mA)( )

OCV  2,1VoltsMáximum power 0,9WWorking point0 8 A 1 1VWorking point0,8 A   1,1VHigh contact losses asumed (usually 0,6‐0,8W/cm^2 power.)

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1.‐ CELLS CONCTRUCTION

2.‐ STACK PROTOTYPE

3.‐ SIMULATION3. SIMULATION

4.‐ PRODUCT DESIGN

5.‐ CONCLUSIONS

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CELL DURABILITY TEST

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SOFC TEST BENCH IMPLEMENTATION

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SOFC TEST BENCH IMPLEMENTATION

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OFC TEST BENCH IMPLEMENTATIONOFC TEST BENCH IMPLEMENTATION

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DURABILITY S 200 / ^2

TEST  TIME:            325 horas.

Test at 200mADURABILITY TEST 200mA/cm^2

NO DEGRADATION APRECIATED.TEMPERATURE TOO LOW FOR LSM ACTIVATION.

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DURABILITY S 00 / ^2 Test at 500mA

TEST TIME:            24 + 305 = 329 Hours.

DURABILITY TEST 500mA/cm^2

NO DEGRADATION APRECIATED.SMALL LAKEAGE 

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URABILITY TESTTest at 500mA

URABILITY TEST

MAXIMUM CURRENT: 753,3mAVOLTAJE: 0,701VPOWER: 528,06mW

253 HORAS

Both test sum up time:  654 HORAS.

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CELL material cost analisis

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ATERIAL COST ESTUDYATERIAL COST ESTUDY

TOTAL 95 €platinium 90€

LOWER TEMPERATURELSMLSCFLSMLSCF

LES PLATINIUM

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ARE HOSTINGWHEC2016 IN ZARAGOZA ARE HOSTING WHEC2016 IN ZARAGOZA

We are looking forward to seeing you in Zaragoza 2016!

WWW. WHEC2016.COMBooth 511

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FOUNTADION FOR THE DEVELOPMENT OF NEW HYDROGEN TECHNOLOGIES INOF NEW HYDROGEN TECHNOLOGIES IN ARAGÓN

THANKS FOR YOUR ATENTIONCLEAN ENERGY PRODUCTION FOR SPAIN

THANKS FOR YOUR ATENTION

LA APUESTA POR EL HIDROGENO EN ARAGÓN

Marcos RupérezNew Bussines development

[email protected]