Repositorio
Institucional

Abarzua, Gonzalo

Development of an efficient micro-tubular solid oxide fuell cell stack for intermediate temperature hydrogen-fueled energy generation

ELSEVIER

MATERIALS LETTERS

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Since last decade, hydrogen-fueled Micro-Tubular Solid Oxide Fuel Cells (MT-SOFCs)-based energy conversion technologies have attracted much attention due to their excellent ability to fast start-up, high tolerance to thermal cycling, high power density and superior mechanical strength. MT-SOFCs stacks have recently emerged as promising candidates for the development of environment-friendly power sources from fixed power generation to portable power. In this work, we present the early development of an original and efficient MT-SOFCs stack configuration for operation at the intermediate temperature regime (600 degrees C) based on four anode-supported NiO-GDC(Gadolinium-Doped Ceria)/GDC/LSCF(Lanthanum Strontium Cobalt Ferrite)-GDC cells in serial assembly. Cells were fabricated by extrusion method using different nanocomposite powders for anode, electrolyte and cathode synthesized by solution-combustion method. The best performance was achieved using a mixed fuel injection based on Air(500 [mL/min])/N2(400 [mL/min])/H2(100 [mL/min]) reaching a maximum power density of 0.38 [W/cm2] and open circuit voltage of 3 [V], which represents competitive performance concerning current SOFC technologies. Our four MT-SOFCs stack was successfully applied for power feeding of low-consumption electronic devices like cellphones, demonstrating its gross potential for applications in powering portable technologies.Desde la última década, las tecnologías de conversión de energía basadas en celdas de combustible de óxido sólido microtubulares alimentadas con hidrógeno (MT-SOFC) han atraído mucha atención debido a su excelente capacidad de arranque rápido, alta tolerancia a los ciclos térmicos, alta densidad de potencia y resistencia mecánica superior. Los conjuntos de MT-SOFC han surgido recientemente como candidatos prometedores para el desarrollo de fuentes de energía respetuosas con el medio ambiente, desde la generación de energía fija hasta la energía portátil. En este trabajo, presentamos el desarrollo inicial de una configuración de conjunto de MT-SOFC original y eficiente para operar en el régimen de temperatura intermedia (600 °C) basada en cuatro celdas NiO-GDC (ceria dopada con gadolinio)/GDC/LSCF (ferrita de cobalto y estroncio de lantano)-GDC soportadas por ánodo en ensamblaje en serie. Las celdas se fabricaron mediante el método de extrusión utilizando diferentes polvos nanocompuestos para el ánodo, el electrolito y el cátodo sintetizados mediante el método de combustión en solución. El mejor rendimiento se logró utilizando una inyección de combustible mixto basada en aire (500 [mL/min]), nitrógeno (400 [mL/min]) e hidrógeno (100 [mL/min]), alcanzando una densidad de potencia máxima de 0,38 [W/cm²] y un voltaje de circuito abierto de 3 [V], lo que representa un rendimiento competitivo con respecto a las tecnologías SOFC actuales. Nuestro conjunto de cuatro celdas MT-SOFC se aplicó con éxito para alimentar dispositivos electrónicos de bajo consumo, como teléfonos móviles, demostrando su gran potencial para aplicaciones en la alimentación de tecnologías portátiles.

artículo original

Fuel Cells

Micro-tubular SOFCs

SOFCs stacks

Polarization curves

Power density

10.1016/j.matlet.2025.138898

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MICROSTRUCTURE

SOFC

MICROSTRUCTURE

SOFC

Ingeniería Eléctrica y Electrónica

Electroquímica

Ingeniería Química

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WOS:001509517600001

Development of an efficient micro-tubular solid oxide fuell cell stack for intermediate temperature hydrogen-fueled energy generation

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MATERIALS LETTERS

Materials Science, Multidisciplinary

Physics, Applied

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0167-577X

ANID-FONDECYT

ANID-FONDECYT [1181703]

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