Lettenmeier, Philipp und Wang, rainey und Abouatallah, Rami und Helmly, Stefan und Morawietz, Tobias und Hiesgen, Renate und Kolb, Svenja und Burggraf, Fabian und Kallo, Josef und Gago, Aldo und Friedrich, K. Andreas (2015) Durable Membrane Electrode Assemblies for Proton Exchange Membrane Electrolyzer Systems Operating at High Current Densities. Electrochimica Acta. Elsevier. ISSN 0013-4686.
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Kurzfassung
High efficiencies, wide operation range and rapid response time have motivated the recent interest in proton exchange membrane (PEM) electrolysis for hydrogen generation with surplus electricity. However, degradation at high current densities and the associated mechanism has not been thoroughly explored so far. In this work, membrane electrode assemblies (MEA) from different suppliers are aged in a commercial PEM electrolyzer (2.5 N m3 H2 h1 ), operating up to 4 A cm2 for more than 750 h. In all cases, the cell voltage (Ecell) decreases during the testing period. Interestingly, the cells with Ir-black anodes exhibit the highest performance with the lowest precious metal loading (1 mg cm-2). Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) shows a progressive decrease in the specific exchange current, while the ohmic resistance decreases when doubling the nominal current density. This effect translates into an enhancement of cell efficiency at high current densities. However, Ir concurrently leaches out and diffuses into the membrane. No decrease in membrane thickness is observed at the end of the tests. High current densities do not lead to lowering the performance of the PEM electrolyzer over time, although MEA components degrade, in particular the anode.
elib-URL des Eintrags: | https://elib.dlr.de/104474/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Dokumentart: | Zeitschriftenbeitrag | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Titel: | Durable Membrane Electrode Assemblies for Proton Exchange Membrane Electrolyzer Systems Operating at High Current Densities | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Autoren: |
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Datum: | 27 April 2015 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Erschienen in: | Electrochimica Acta | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Referierte Publikation: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Open Access: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gold Open Access: | Nein | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In SCOPUS: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In ISI Web of Science: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Verlag: | Elsevier | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ISSN: | 0013-4686 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Status: | veröffentlicht | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stichwörter: | PEM electrolyzer; PEM electrolysis system; MEA; Degradation; Impedance spectroscopy; High current density; Accelerated stress tests | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Forschungsbereich: | Energie | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Programm: | Speicher und vernetzte Infrastrukturen | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Programmthema: | Elektrolyse und Wasserstoff | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Schwerpunkt: | Energie | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Forschungsgebiet: | E EV - Energieverfahrenstechnik | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben): | E - Elektrochemische Prozesse (Elektrolyse) (alt) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Standort: | Stuttgart | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Institute & Einrichtungen: | Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hinterlegt von: | Lettenmeier, Philipp | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hinterlegt am: | 01 Jun 2016 10:48 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Letzte Änderung: | 06 Sep 2019 15:16 |
Verfügbare Versionen dieses Eintrags
- Durable Membrane Electrode Assemblies for Proton Exchange Membrane Electrolyzer Systems Operating at High Current Densities. (deposited 01 Jun 2016 10:48) [Gegenwärtig angezeigt]
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