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Mitigated Start-Up of PEMFC in Real Automotive Conditions: Local Experimental Investigation and Development of a New Accelerated Stress Test Protocol

Bisello, Andrea und Colombo, Elena und Baricci, Andrea und Rabissi, Claudio und Guétaz, Laure und Gazdzicki, Pawel und Casalegno, Andrea (2021) Mitigated Start-Up of PEMFC in Real Automotive Conditions: Local Experimental Investigation and Development of a New Accelerated Stress Test Protocol. Journal of The Electrochemical Society, 168, 054501. Electrochemical Society, Inc.. doi: 10.1149/1945-7111/abf77b. ISSN 0013-4651.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
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Offizielle URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1149/1945-7111/abf77b

Kurzfassung

This study combines local electrochemical diagnostics with ex situ analysis to investigate degradation mechanism associated to start-up/shut-down (SU/SD) of PEMFC and mitigation strategies adopted in automotive stacks. Local degradation resulting from repeated SU/SD was analyzed with and without mitigation strategies by means of a macro-segmented cell setup provided with Reference Hydrogen Electrodes (RHEs) at both anode and cathode to measure local electrodes potential and current. Accelerated Stress Test (AST) for start-up with and without mitigation strategies are proposed and validated. A ten-fold acceleration of performance loss due to un-mitigated SU/SD has been calculated with respect to AST for catalyst support. Under mitigated SU/SD, instead, a strong degradation was observed as localized at cathode inlet region (i.e. −38% ECSA loss and −22 mV voltage loss after 200 cycles) due to local potentials transient reaching up to 1.5 V vs RHE. These localized stress conditions were additionally reproduced in a zero-gradient and a new AST protocol (named start-up AST) was proposed to mimic the potential profile observed upon SU/SD cycling. Representativeness of the start-up AST for real world degradation was confirmed up to 200 cycles. Platinum dissolution and diffusion/precipitation within the polymer electrolyte was shown to be the dominant mechanism affecting performance loss.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/142336/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Mitigated Start-Up of PEMFC in Real Automotive Conditions: Local Experimental Investigation and Development of a New Accelerated Stress Test Protocol
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Bisello, AndreaPolitecnico di MilanoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Colombo, ElenaPolitecnico di MilanoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Baricci, AndreaPolitecnico di MilanoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rabissi, ClaudioPolitecnico di MilanoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Guétaz, LaureCEANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gazdzicki, Pawelpawel.gazdzicki (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5728-7861NICHT SPEZIFIZIERT
Casalegno, AndreaPolitecnico di MilanoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:30 April 2021
Erschienen in:Journal of The Electrochemical Society
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:168
DOI:10.1149/1945-7111/abf77b
Seitenbereich:054501
Verlag:Electrochemical Society, Inc.
ISSN:0013-4651
Status:veröffentlicht
Stichwörter:PEMFC, Fuel Cell, Durability, Start-Stop
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HGF - Programm:Verkehr
HGF - Programmthema:Straßenverkehr
DLR - Schwerpunkt:Verkehr
DLR - Forschungsgebiet:V ST Straßenverkehr
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):V - NGC Antriebssystem und Energiemanagement (alt)
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Gazdzicki, Dr. Pawel
Hinterlegt am:20 Jul 2021 14:19
Letzte Änderung:28 Jun 2023 14:00

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