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Looking Inside Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell Stack Using Tailored Electrochemical Methods

Piela, Piotr und Mitzel, Jens und Rosini, Sebastien und Tokarz, Wojciech und Valle, Francesco und Pilenga, Alberto und Malkow, Thomas und Tsotridis, Georgios (2020) Looking Inside Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell Stack Using Tailored Electrochemical Methods. Transactions of the ASME, 17 (3), 031018-1. doi: 10.1115/1.4046106.

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Offizielle URL: https://asmedigitalcollection.asme.org/electrochemical/article/17/3/031018/1073722/Looking-Inside-Polymer-Electrolyte-Membrane-Fuel

Kurzfassung

Voltammetry, potentiometry, amperometry, and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) were used to study practical polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) stacks in an attempt to validate the stack-tailored electrochemical methods and to show the range of information about a PEMFC stack obtainable with the methods. In-stack electrode voltammetry allowed to determine the type, i.e., the surface chemistry, of catalysts used to make the stack electrodes and to measure the electrodes’ true active surface areas (EASAs). Stack potentiometry gave the EASAs, too, but only after calibration of the method against voltammetry. The speed of the test is the advantage of the stack potentiometry. An amperometry-based protocol was introduced to measure the hydrogen permeability and electronic shorting of the stack membrane-electrode assemblies. Dependence of the H2 permeability on H2 pressure and the stack temperature was shown. EIS in the hydrogen-pump mode was used to study the anode and electrolyte membrane processes under load. Spectra were dominated by humidification effects, which allowed probing the external humidification distribution to the anodes in the stack. Cathode EIS spectra obtained by subtraction of H2-H2-mode spectra from H2-air-mode spectra were modeled and the ohmic, charge-transfer, and oxygen mass-transport contributions to the stack polarization under load were separated. The variability of these contributions across the stack was discussed.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/136842/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Looking Inside Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell Stack Using Tailored Electrochemical Methods
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Piela, PiotrICRINICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mitzel, JensJens.Mitzel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8137-9689NICHT SPEZIFIZIERT
Rosini, SebastienCEANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tokarz, WojciechICRINICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Valle, FrancescoJRCNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pilenga, AlbertoJRCNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Malkow, ThomasJRCNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tsotridis, GeorgiosJRCNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2 März 2020
Erschienen in:Transactions of the ASME
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Band:17
DOI:10.1115/1.4046106
Seitenbereich:031018-1
Status:veröffentlicht
Stichwörter:PEMFC stack testing electrochemical methods impedance voltammetry potentiometry
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:23 Okt 2020 09:46
Letzte Änderung:24 Okt 2023 13:54

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