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Analysis of the Influence of Temperature and Gas Humidity on the Performance Stability of Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells

Garcia Sanchez, Daniel und Ruiu, Tiziana und Friedrich, K. Andreas und sanchez-monreal, juan und Vera, Marcos (2016) Analysis of the Influence of Temperature and Gas Humidity on the Performance Stability of Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells. Journal of The Electrochemical Society, 163 (3), F150-F159. Electrochemical Society, Inc.. doi: 10.1149/2.0071603jes. ISSN 0013-4651.

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Kurzfassung

Adequate water management represents one of the main challenges in the design and operation of polymer electrolyte membrane fuel cells. In this work, the influence of inlet gas humidification on cell performance is investigated by in-situ current density measurements obtained using the segmented cell approach. Particular attention is paid to the combined effect of cell temperature and relative humidity of the anode and cathode feed streams. When operated at 80◦C and low humidity conditions, the cell is seen to undergo a severe voltage decline that is not observed at 60◦C. The analysis shows that the variation with temperature of the water uptake rate of the gaseous streams plays a key role in determining the observed differences in performance stability. In the case of 60◦C operation, the water uptake rate of the cathode stream at 50% inlet relative humidity is roughly 30% of its value at 80◦C at the same humidification level, resulting in a significantly lower drying capacity. A simple balance of water model, able to explain the observed cell behavior, is finally presented and discussed.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/104772/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Analysis of the Influence of Temperature and Gas Humidity on the Performance Stability of Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Garcia Sanchez, DanielDaniel.GarciaSanchez (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ruiu, TizianaTiziana.Ruiu (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, K. Andreasandreas.friedrich (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
sanchez-monreal, juanCIIINICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Vera, MarcosCIIINICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2016
Erschienen in:Journal of The Electrochemical Society
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:163
DOI:10.1149/2.0071603jes
Seitenbereich:F150-F159
Verlag:Electrochemical Society, Inc.
ISSN:0013-4651
Status:veröffentlicht
Stichwörter:PEMFC, Water Management, current densities
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Speicher und vernetzte Infrastrukturen
HGF - Programmthema:Brennstoffzellen
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E EV - Energieverfahrenstechnik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Elektrochemische Prozesse (Brennstoffzellen) (alt)
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Garcia Sanchez, Dr Daniel
Hinterlegt am:13 Dez 2016 08:49
Letzte Änderung:28 Nov 2023 09:14

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