Impact of Channel Geometry and Operating Temperature on the Performance of Solid Oxide Electrolyzer Cells: A Study of Uniform and Non-Uniform Temperature Effects

Berre Kümük

Makale detayları

Impact of Channel Geometry and Operating Temperature on the Performance of Solid Oxide Electrolyzer Cells: A Study of Uniform and Non-Uniform Temperature Effects

Yazarlar:

Berre Kümük

Yayıncı:

Gazi University

Ana Başlıklar:

Enerji

Dergi:

Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji Vol.13 Issue 1, pp.200-218

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

3/2025

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001343559

pISSN:

2147-9526

Anahtar kelimeler:

Özet:

 This study investigates the effects of channel geometry and operating temperature on the performance of Solid Oxide Electrolyzer Cells SOECs, a promising technology for efficient hydrogen production. Through computational simulations and experimental analysis, we explore the impact of different channel designsrectangular, triangular, and semicircularon system efficiency. Among the geometries, rectangular channels deliver the highest performance, with a 10 efficiency improvement over the others. Additionally, increasing the operating temperature from 1073 K to 1273 K accelerates reaction kinetics, yielding a 15 efficiency gain. The study identifies the optimization of both channel design and temperature as crucial for maximizing hydrogen production. Furthermore, the research finds that non-uniform temperature distribution has minimal impact on performance for the small-scale fuel cell configuration used. These findings emphasize the importance of understanding the interplay between geometry and operating conditions in SOEC design and contribute to the advancement of sustainable hydrogen production technologies.

 This study investigates the effects of channel geometry and operating temperature on the performance of Solid Oxide Electrolyzer Cells SOECs, a promising technology for efficient hydrogen production. Through computational simulations and experimental analysis, we explore the impact of different channel designsrectangular, triangular, and semicircularon system efficiency. Among the geometries, rectangular channels deliver the highest performance, with a 10 efficiency improvement over the others. Additionally, increasing the operating temperature from 1073 K to 1273 K accelerates reaction kinetics, yielding a 15 efficiency gain. The study identifies the optimization of both channel design and temperature as crucial for maximizing hydrogen production. Furthermore, the research finds that non-uniform temperature distribution has minimal impact on performance for the small-scale fuel cell configuration used. These findings emphasize the importance of understanding the interplay between geometry and operating conditions in SOEC design and contribute to the advancement of sustainable hydrogen production technologies.

 This study investigates the effects of channel geometry and operating temperature on the performance of Solid Oxide Electrolyzer Cells SOECs, a promising technology for efficient hydrogen production. Through computational simulations and experimental analysis, we explore the impact of different channel designsrectangular, triangular, and semicircularon system efficiency. Among the geometries, rectangular channels deliver the highest performance, with a 10 efficiency improvement over the others. Additionally, increasing the operating temperature from 1073 K to 1273 K accelerates reaction kinetics, yielding a 15 efficiency gain. The study identifies the optimization of both channel design and temperature as crucial for maximizing hydrogen production. Furthermore, the research finds that non-uniform temperature distribution has minimal impact on performance for the small-scale fuel cell configuration used. These findings emphasize the importance of understanding the interplay between geometry and operating conditions in SOEC design and contribute to the advancement of sustainable hydrogen production technologies.

 Bu çalışma, verimli hidrojen üretimi için umut verici bir teknoloji olan Katı Oksit Elektrolizör Hücrelerinin SOEC performansı üzerindeki kanal geometrisi ve çalışma sıcaklığının etkilerini incelemektedir. Hesaplamalı simülasyonlar ve deneysel analizler yoluyla, farklı kanal tasarımlarının  dikdörtgen, üçgen ve yarım daire  sistem performansı üzerindeki etkisi araştırılmaktadır. Geometriler arasında dikdörtgen kanallar, diğerlerine kıyasla 10 oranında daha yüksek bir performans sergileyerek en yüksek verimliliği elde etmektedir. Ayrıca, çalışma sıcaklığının 1073 Kden 1273 Kye yükseltilmesi, reaksiyon kinetiğini hızlandırarak 15 oranında bir verimlilik artışı sağlamaktadır. Çalışma, hem kanal tasarımının hem de sıcaklık optimizasyonunun, hidrojen üretiminin maksimize edilmesi açısından kritik öneme sahip olduğunu belirlemektedir. Ayrıca, araştırma, kullanılan küçük ölçekli yakıt hücresi yapılandırmasında düzensiz sıcaklık dağılımının performans üzerinde minimal bir etkisi olduğunu ortaya koymaktadır. Bu bulgular, SOEC tasarımında geometri ve işletme koşulları arasındaki etkileşimin anlaşılmasının önemini vurgulamakta ve sürdürülebilir hidrojen üretim teknolojilerinin gelişimine katkı sağlamaktadır.

Makale detayları

Impact of Channel Geometry and Operating Temperature on the Performance of Solid Oxide Electrolyzer Cells: A Study of Uniform and Non-Uniform Temperature Effects

Yazarlar:

Berre Kümük

Yayıncı:

Gazi University

Ana Başlıklar:

Enerji

Dergi:

Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji Vol.13 Issue 1, pp.200-218

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

3/2025

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001343559

pISSN:

2147-9526

Solid oxide electrolyzer cells

Channel geometry

Uniform temperature distributions

Non-uniform temperature distributionsKatı oksit elektrolizör hücreleri

Kanal geometrisi

Düzenli sıcaklık dağılımı

Düzensiz sıcaklık dağılımı

Sayı

Makale detayları

Yazarlar: Berre Kümük

Yayıncı: Gazi University

Ana Başlıklar: Enerji

Dergi: Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji Vol.13 Issue 1, pp.200-218

Belge Tipi: Makale

Yayın Tarihi: 3/2025

Belge Dili: İngilizce

Document ID (Org No.): 2001343559

pISSN: 2147-9526

Sayı

Yazarlar:

Berre Kümük

Yayıncı:

Gazi University

Ana Başlıklar:

Enerji

Dergi:

Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji Vol.13 Issue 1, pp.200-218

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

3/2025

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001343559

pISSN:

2147-9526