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Experimental and numerical study on catalyst layer of polymer electrolyte membrane fuel cell prepared with diverse drying methods

Talukdar, Krishan und Ripan, MD Asaduzzaman und Jahnke, Thomas und Gazdzicki, Pawel und Morawietz, Tobias und Friedrich, Kaspar Andreas (2020) Experimental and numerical study on catalyst layer of polymer electrolyte membrane fuel cell prepared with diverse drying methods. Journal of Power Sources, 461. Elsevier. doi: 10.1016/j.jpowsour.2020.228169. ISSN 0378-7753.

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Kurzfassung

High manufacturing cost is a major challenge to commercialization of the polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) technology in high volume market. Catalyst layer (CL) of PEMFC should incorporate high effective porosity, electrochemically active surface-area, gas permeability, and favorable ionomer distribution. Drying of the CL is a very significant step of electrode fabrication, and determines most of the properties mentioned above, but is rarely a subject of investigation. From various possible drying processes of CL, freeze-drying shows some beneficial properties, such as higher porosity, better ionomer distribution, and reduces the mass transport resistance significantly by allowing more reactant gas into reactive interface. In this work, the influence of diverse drying techniques on the microstructure and performance is investigated. Complementarily, a transient 2D physical continuum-model is used to investigate the effect of the structural properties on cell performance of electrodes prepared with different drying methods. A sensitivity analysis has been also performed to determine the influence of individual parameters applied in the model. Both of the experimental and simulation results stress on the fact that the freeze-drying technique not only significantly enhances the oxygen transport properties through ionomer but also improves the porosity along with the tortuosity of the CL microstructure.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/134697/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Experimental and numerical study on catalyst layer of polymer electrolyte membrane fuel cell prepared with diverse drying methods
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Talukdar, KrishanKrishan.Talukdar (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ripan, MD AsaduzzamanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jahnke, ThomasThomas.Jahnke (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gazdzicki, PawelPawel.Gazdzicki (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5728-7861NICHT SPEZIFIZIERT
Morawietz, TobiasTobias.Morawietz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, Kaspar AndreasAndreas.Friedrich (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:15 Juni 2020
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:461
DOI:10.1016/j.jpowsour.2020.228169
Verlag:Elsevier
ISSN:0378-7753
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Freeze-drying; Sublimation; Microporous electrode; Mass transport; PEMFC; Drying catalyst layer
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:27 Apr 2020 14:56
Letzte Änderung:23 Okt 2023 14:01

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