Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/2067/3125
Title: Intermediate temperature solid oxide fuel cells fed with syngas: an evaluation of electrochemical phenomena
Other Titles: Celle a combustibile ad ossidi solidi a temperature intermedie alimentate con syngas: valutazione dei fenomeni elettrochimici
Authors: Pumiglia, Davide
Keywords: Solid oxide fuel cells;Syngas;DRT;EIS;Celle a combustibile ad ossidi solidi;ING-IND/9
Issue Date: 13-Jul-2017
Publisher: Università degli studi della Tuscia - Viterbo
Series/Report no.: Tesi dei dottorato di ricerca. 29. ciclo
Abstract: 
In this work, an in-depth characterization of the processes occurring within SOFCs operating with syngas has been achieved by means of homogeneous testing protocols, innovative testing equipment and complex analysis methods, some of them applied while in operando.
The Distribution of Relaxation Times (DRT) method applied to Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) measurements carried out over a wide range of operating conditions allowed the recognition of the single physicochemical processes and their contribution to the overall performances, the estimation of parameters related to the different processes, and the evaluation of degradation effects caused by a long operation of SOFC fed with clean and contaminated syngas.
Measurements with an innovative, in-house built experimental set-up, allowing to perform localized sampling of gas compositions and temperatures directly in operando have been realized, optimized and employed in the study of the thermal and concentration gradients arising along the anode surface. Chemical and thermal mapping of the anode surface have been obtained under different operating conditions, both with hydrogen and syngas fuels, highlighting the evolution, the competition and the impact of the different reactions with a spatial resolution.
The obtained results provide an in-depth picture of the most important factors affecting the overall performances of syngas-fed SOFC cells, opening new perspectives for the investigation of SOFC systems.

In questo lavoro viene presentata una caratterizzazione approfondita dei processi chimico fisici che regolano l’operazione di celle SOFC alimentate con syngas, attraverso protocolli di test omogenei, set-up sperimentali innovativi e metodologie di analisi complesse, applicate in operando.
Il metodo di distribuzione dei tempi di rilassamento (DRT) è stato applicato agli spettri di impedenza elettrochimica (EIS) misurati su un ampia gamma di condizioni operative, consentendo il riconoscimento dei singoli processi e il loro contributo alle prestazioni complessive delle celle, una stima dei parametri fisici relativi a tali processi, ed una valutazione degli effetti di degrado causati dall’operazione con syngas pulito e contaminato da tar su campioni SOFC.
Attraverso un set-up sperimentale innovativo appositamente realizzato e ottimizzato per il campionamento localizzato di composizioni di gas e temperatura in operando, sono stati studiati i gradienti termici e chimici lungo la superficie dell’anodo. È stata ottenuta una mappatura termica e chimica della superficie anodica in diverse condizioni operative, sia con idrogeno che con syngas, in grado di evidenziare l’evoluzione, la competizione e l’impatto delle differenti reazioni con una risoluzione spaziale.
I risultati ottenuti forniscono una rappresentazione approfondita dei principali fattori che incidono sulle prestazioni di celle SOFC alimentate con syngas, aprendo nuove prospettive per l’indagine sui sistemi SOFC.
Description: 
Dottorato di ricerca in Ecosistemi e sistemi produttivi
URI: http://hdl.handle.net/2067/3125
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