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Fault Diagnostics in PEMFC Stacks by Evaluation of Local Performance and Cell Impedance Analysis

Mitzel, Jens und Sanchez Monreal, Juan und Garcia Sanchez, Daniel und Gazdzicki, Pawel und Schulze, Mathias und Häußler, Frank und Hunger, Jürgen und Schlumberger, Günther und Janicka, Ewa und Mielniczek, Michal und Gawel, Lukasz (2020) Fault Diagnostics in PEMFC Stacks by Evaluation of Local Performance and Cell Impedance Analysis. Fuel Cells, 20 (4), Seiten 403-412. Wiley. doi: 10.1002/fuce.201900193. ISSN 1615-6846.

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868kB

Offizielle URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/fuce.201900193

Kurzfassung

Starvation, flooding, and dry‐out phenomena occur in polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs), due to heterogeneous local conditions, material inhomogeneity, and uneven flow distribution across the single cell active area and in between the individual cells. The impact of the load level and air feed conditions on the performance was identified for individual single cells within a 10‐cell stack. Analysis of the current density distribution across the active area at the cell level was correlated with electrochemical impedance spectroscopy to enable operando fault diagnostic without any impact of the applied analytical tools on the single cell behavior. Moreover, the combination of both technologies allows in‐depth analysis of fault mechanisms in fuel cell single cells with improved sensitivity. Current density distribution and the quantitative assessment of the performance homogeneity demonstrated high sensitivity to small humidity changes and allow the detection of critical events, such as dry‐out in single cells. Impedance analysis is more sensitive regarding polarization and diffusion limitations and allows detection of cell flooding. The combination of both techniques is required for reliable identification of air starvation faults.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/136545/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Fault Diagnostics in PEMFC Stacks by Evaluation of Local Performance and Cell Impedance Analysis
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Mitzel, JensJens.Mitzel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8137-9689NICHT SPEZIFIZIERT
Sanchez Monreal, JuanJuan.SanchezMonreal (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9991-435XNICHT SPEZIFIZIERT
Garcia Sanchez, DanielDaniel.GarciaSanchez (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gazdzicki, PawelPawel.Gazdzicki (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5728-7861NICHT SPEZIFIZIERT
Schulze, MathiasMathias.Schulze (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Häußler, FrankZSWNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hunger, JürgenZSWNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schlumberger, GüntherZSWNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Janicka, EwaPolitechnika GdanskaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mielniczek, MichalPolitechnika GdanskaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gawel, LukaszPolitechnika GdanskaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:9 März 2020
Erschienen in:Fuel Cells
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:20
DOI:10.1002/fuce.201900193
Seitenbereich:Seiten 403-412
Verlag:Wiley
ISSN:1615-6846
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Current Density Distribution; Electrochemical Impedance Spectroscopy; Fault Diagnostic; Fault Isolation; Operando Analysis; Polymer Electrolyte Membrane 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: Mitzel, Dr. Jens
Hinterlegt am:12 Okt 2020 15:54
Letzte Änderung:23 Okt 2023 12:22

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