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High temperature polymer electrolyte membrane fuel cell Degradation provoked by ammonia as ambient air contaminant

Schonvogel, Dana und Büsselmann, Julian und Schmies, Henrike und Langnickel, Hendrik und Wagner, Peter und Dyck, Alexander (2021) High temperature polymer electrolyte membrane fuel cell Degradation provoked by ammonia as ambient air contaminant. Journal of Power Sources, 502 (1). Elsevier. doi: 10.1016/j.jpowsour.2021.229993. ISSN 0378-7753.

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Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378775321005218?via%3Dihub

Kurzfassung

High temperature polymer electrolyte membrane fuel cells (HT-PEMFCs) are used from stationary to mobile applications and have the advantage of increased tolerances against fuel impurities like H2S and CO. However, air impurities can limit their performance and durability. Here, the impact of NH3-contaminated air is studied during 500 h of operation. 10 ppm NH3 in air provokes a voltage decay of at least − 279.3 μV h− 1 compared to − 18.1 μV h− 1 during operation without NH3 demonstrating strong sensitivity of the HT-PEM technology to this air pollutant. Cyclic voltammetry shows a selectively poisoned catalyst, whereby the loss of electrochemical surface area seems to be of no importance. Impedance spectroscopy reveals affected electrode charge transfer processes and strongly affected proton conductivity. μ-computed tomography illustrates significant membrane thinning being significantly larger compared to the blank reference cell. Ion chromatography further indicates that ammonium is incorporated into the cell, so that ammonia is believed to trap the protons stemming from phosphoric acid and hydrogen oxidation reaction. In conclusion, HT-PEMFC degradation caused by ammonia naming formation and incorporation of ammonium species and formation of nitrogen species interacting with the catalyst are identified.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/142590/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:High temperature polymer electrolyte membrane fuel cell Degradation provoked by ammonia as ambient air contaminant
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schonvogel, DanaDana.Schonvogel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2485-740XNICHT SPEZIFIZIERT
Büsselmann, JulianJulian.Buesselmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2197-6056NICHT SPEZIFIZIERT
Schmies, HenrikeHenrike.Schmies (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6565-1280NICHT SPEZIFIZIERT
Langnickel, Hendrikhendrik.langnickel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6395-1618NICHT 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
Datum:Mai 2021
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:502
DOI:10.1016/j.jpowsour.2021.229993
Verlag:Elsevier
ISSN:0378-7753
Status:veröffentlicht
Stichwörter:High temperature PEM Fuel cells Membrane electrode assembly Durability Air pollution Ammonia
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Chemische Energieträger
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Elektrochemische Prozesse
Standort: Oldenburg
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Institut für Vernetzte Energiesysteme > Stadt- und Gebäudetechnologien
Hinterlegt von: Büsselmann, Julian
Hinterlegt am:20 Jul 2021 14:23
Letzte Änderung:23 Okt 2023 08:01

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