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Minimizing mass transport loss in proton exchange membrane fuel cell by freeze-drying of cathode catalyst layers

Talukdar, Krishan und Delgado, Sofia und Lagarteira, Tiago und Gazdzicki, Pawel und Friedrich, Kaspar Andreas (2019) Minimizing mass transport loss in proton exchange membrane fuel cell by freeze-drying of cathode catalyst layers. Journal of Power Sources, 427, Seiten 309-317. Elsevier. doi: 10.1016/j.jpowsour.2019.04.094. ISSN 0378-7753.

Dieses Archiv kann nicht den Volltext zur Verfügung stellen.

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378775319305051

Kurzfassung

The widespread commercialisation of proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) for either transportation or stationary application is still hindered by cost barriers owing to the use of precious metal catalysts, as well as performance and material related insufficient durability. Therefore, it is important to enhance the platinum utilization as well as optimize the fabrication method for the production of membrane electrode assemblies (MEAs). This study demonstrates that the drying step during the electrode manufacturing directly affects the microstructure of the catalyst layer, having inherent influence on the porosity and the platinum utilization during PEMFC operation that greatly affects the performance. Freeze-drying as a novel drying technique for PEMFC electrodes is proposed for preparation of low Pt-loaded cathodes (0.160 mgPt·cm−2). This technique possesses the unique feature of solvent removal via sublimation and not only generates 3.5-fold higher effective porosities but also increases the electrochemical surface area by 1.5 times when comparing to electrode dried by regular oven drying technique. Additionally, freeze-drying of electrode also improved ionomer distribution, as evident from a reduced resistance between the pores and a reduced electrolyte resistance of the catalyst layer. Consequently, we consider freeze-drying to be a highly promising technique for future production of MEAs.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/130537/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Zusätzliche Informationen:Acknowledged to DLR-DAAD research fellowship, ERUSMUS and Professor Adélio Mendes
Titel:Minimizing mass transport loss in proton exchange membrane fuel cell by freeze-drying of cathode catalyst layers
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Talukdar, KrishanKrishan.Talukdar (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Delgado, SofiaDLRNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lagarteira, TiagoDLRNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gazdzicki, PawelPawel.Gazdzicki (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5728-7861NICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, Kaspar AndreasAndreas.Friedrich (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:1 Juli 2019
Erschienen in:Journal of Power Sources
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:427
DOI:10.1016/j.jpowsour.2019.04.094
Seitenbereich:Seiten 309-317
Verlag:Elsevier
ISSN:0378-7753
Status:veröffentlicht
Stichwörter:PEM fuel cell MEA Screen-printing Freeze-drying Drying electrode Mass transport
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 15:26
Letzte Änderung:31 Okt 2023 14:10

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