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Analysis of the regeneration behavior of high temperature polymer electrolyte membrane fuel cells after hydrogen starvation

Yezerska, Khrystyna und Liu, Fang und Dushina, Anastasia und Sergeev, Oleg und Wagner, Peter und Dyck, Alexander und Wark, Michael (2019) Analysis of the regeneration behavior of high temperature polymer electrolyte membrane fuel cells after hydrogen starvation. Journal of Power Sources, 449, Seite 227562. Elsevier. doi: 10.1016/j.jpowsour.2019.227562. ISSN 0378-7753.

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Offizielle URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775319315551

Kurzfassung

Two high temperature polymer exchange membrane fuel cells (HT-PEM FCs) were operated under repeated starvation/regeneration steps for 550 min (DPS-1) and 12 days (DPS-2). Concerning the investigation of the irreversible degradation under fuel (H2) starvation the focus was put on the electrochemical characteristics during regeneration, since during this step the system operates under normal conditions. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and distribution of relaxation times (DRT) analysis were used as electrochemical characterization methods. DRT analysis of selected impedance spectra during regeneration steps for the first seven days revealed an intensity increase of the charge transfer kinetics of the cathode (ca. 10 Hz) and the anode (ca. 100 Hz). From day 3 on, an additional peak at 300-800 Hz appeared likely pointing to the formation of surface oxides at the anode side. The EIS and DRT results were verified with Focused Ion Beam-Scanning Electron Microscopy (FIB-SEM), Microcomputed Tomography (µ-CT) and Transmission Electron Microscopy (TEM). While TEM indicated advanced Pt particle agglomeration pointing to carbon corrosion, µ-CT measurements showed an increase of void volume fraction and a decrease of the tortuosity value. The combined results show that the anode gas outlet region of the FC is more degraded than the inlet region.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/132668/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Analysis of the regeneration behavior of high temperature polymer electrolyte membrane fuel cells after hydrogen starvation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Yezerska, Khrystynakhrystyna.yezerska (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4657-2381NICHT SPEZIFIZIERT
Liu, FangDLR Institute of Networked Energy SystemsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dushina, Anastasiaanastasia.dushina (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4193-9906NICHT SPEZIFIZIERT
Sergeev, Olegoleg.sergeev (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wagner, Peterp.wagner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5644-9881NICHT SPEZIFIZIERT
Dyck, Alexanderalexander.dyck (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5010-8226NICHT SPEZIFIZIERT
Wark, MichaelCarl von Ossietzky Universityhttps://orcid.org/0000-0002-8725-0103NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:11 Dezember 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:449
DOI:10.1016/j.jpowsour.2019.227562
Seitenbereich:Seite 227562
Verlag:Elsevier
ISSN:0378-7753
Status:veröffentlicht
Stichwörter:HT-PEM FC, Starvation, Regeneration, EIS, DRT, Carbon corrosion
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:TIG Technologie, Innovation und Gesellschaft
HGF - Programmthema:Erneuerbare Energie- und Materialressourcen für eine nachhaltige Zukunft
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SY - Energiesystemanalyse
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Energiesystemtechnik (alt)
Standort: Oldenburg
Institute & Einrichtungen:Institut für Vernetzte Energiesysteme > Brennstoffzellen
Hinterlegt von: Lorenz, Julian
Hinterlegt am:16 Dez 2019 12:33
Letzte Änderung:31 Okt 2023 13:31

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