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Enveloping of Catalyst Powder by Ionomer for Dry Spray Coating in Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells

Talukdar, Krishan und Helmly, Stefan und Schulze, Matthias und Sanchez, Daniel G und Handl, Michael und Hiesgen, R. und Kraut, Jürgen und Friedrich, Kaspar Andreas (2019) Enveloping of Catalyst Powder by Ionomer for Dry Spray Coating in Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells. Journal of Power Sources, 424. Elsevier. doi: 10.1016/j.jpowsour.2019.03.093. ISSN 0378-7753.

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Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378775319303465?via%3Dihub

Kurzfassung

This study presents innovative concepts for improving performance of membrane electrode assemblies (MEAs) prepared by the dry-spraying method introduced by the German Aerospace center (DLR). Dry-spraying is a time and cost effective method that involves solvent-free spraying of catalyst powder on polymer electrolyte membrane. The issue which is resolved in this work is the large ionomer particle size in the conventional method. With mechanical grinding, particle size of the ionomer less than 100 nm were not been achieved. However, here the reactive interface of dry-sprayed MEA is optimized by improving ionic conductivity. Our approach is to modify a carbon support by partially enveloping with Nafion® ionomer followed by incorporating Pt black with it. Additionally, commercial catalyst powder was also modified by two-step preparation process with Nafion® dispersion. In this research, both of these modified powders are sprayed over membrane; hot-pressed; characterized, and have shown improved ionic network and distribution, which corresponds to their higher performances. The improvement in the performance does not correlate with electrode surface area but with the ionomer resistance of the catalytic layer. Therefore, with this study we demonstrate a pathway and methodology to further improve performance by optimizing ionomer structure and networks in the catalytic layer.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/130522/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Zusätzliche Informationen:Acknowledged to DLR-DAAD research fellowship
Titel:Enveloping of Catalyst Powder by Ionomer for Dry Spray Coating in Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Talukdar, KrishanKrishan.Talukdar (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Helmly, Stefanstefan.helmly (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schulze, MatthiasMatthias.Schulze (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7172-7723NICHT SPEZIFIZIERT
Sanchez, Daniel Gdaniel.garciasanchez (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Handl, MichaelHochschule EsslingenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hiesgen, R.Hochschule EsslingenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kraut, Jürgenjuergen.kraut (at) hs-esslingen.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, Kaspar AndreasAndreas.Friedrich (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:1 Juni 2019
Erschienen in:Journal of Power Sources
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:424
DOI:10.1016/j.jpowsour.2019.03.093
Verlag:Elsevier
ISSN:0378-7753
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Dry sprayingDry ink preparationIonomer filmNafion® coatingPEM fuel cell
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Speicher und vernetzte Infrastrukturen
HGF - Programmthema:Brennstoffzellen
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Elektrochemische Prozesse (Brennstoffzellen) (alt)
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Talukdar, Krishan
Hinterlegt am:19 Dez 2019 15:15
Letzte Änderung:31 Okt 2023 14:38

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