The concept of direct carbon fuel cell (DCFC) can be realized using different types of fuel cells. The most important advances were achieved for solid oxide fuel cells or molten carbonate fuel cells, DC-SOFC and DC-MCFC, respectively. Utilization of solid fuels, such as coal, char or biochar in high temperature electrochemical reaction offers a great potential in terms of the electric efficiency. While in conventional gas-fed fuel cells the transference number is equal 2, the electrochemical oxidation of solid fuel - in theory - can be realized with ion transfer number of 4. In the current study several configurations of DCFC systems based on SOFCs and MCFCs were analysed. The focus was on determining the efficiency for systems with different methods of delivering the fuel and alternative post-combustion systems. The article presents variant analysis of eight configurations of power plants based on DCFCs. The modified parameters included the cell voltage, effective transference number and the fuel utilization. Each configuration is presented and discussed. The efficiency of the alternative configurations lays in the range from 36 to 64% (LHV-based). Authors explain the methodology of the study and quantify the results as well provide justification concerning the Assumptions.

Koncepcja węglowego ogniwa paliwowego (DCFC) może być realizowana wykorzystując różne typy ogniw paliwowych. Największe postępy osiągnięto dla stałotlenkowych ogniw paliwowych (DC-SOFC) oraz dla ogniw paliwowych ze stopionym węglem (DC-MCFC). Wykorzystanie paliw stałych, tj. węgiel, węgiel brunatny lub biowęgiel w wysokotemperaturowej reakcji elektrochemicznej, ma ogromny potencjał pod względem sprawności elektrycznej. Podczas gdy w konwencjonalnych ogniwach paliwowych zasilanych gazem, liczba przenoszenia wynosi 2, to w przypadku elektrochemicznego utleniania paliw stałych, w teorii, liczba przenoszenia jonów wynosi 4. W ramach niniejszej pracy zbadano kilka konfiguracji układów DCFC opartych na SOFC i MCFC. Skoncentrowano się głównie na określeniu sprawności systemów energetycznych dla różnych metod dostarczania paliwa i instalacji dopalania. W artykule przedstawiono analizę wariantową ośmiu konfiguracji elektrowni opartych na DCFC. Modyfikowanymi parametrami były napięcie ogniwa, efektywna liczba przenoszenia oraz wykorzystanie paliwa. Każda z konfiguracji została zaprezentowana i omówiona. Sprawność zbadanych konfiguracji znajduje się w zakresie od 36 do 64% (oparte na LHV). Autorzy wyjaśniają metodologię badania, określają ilościowo wyniki oraz uzasadniają założenia.