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Reduction of Platinum Loading in Gas Diffusion Electrodes for High Temperature Proton Exchange Membrane Fuel Cell Application: Characterization and Effect on Oxygen Reduction Reaction Performance

Schmies, Henrike und Zierdt, Tanja und Müller-Hülstede, Julia und Deter, Wolfram und Lorenz, Julian und Wark, Michael und Wagner, Peter (2022) Reduction of Platinum Loading in Gas Diffusion Electrodes for High Temperature Proton Exchange Membrane Fuel Cell Application: Characterization and Effect on Oxygen Reduction Reaction Performance. Journal of Power Sources, 529. Elsevier. doi: 10.1016/j.jpowsour.2022.231276. ISSN 0378-7753.

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Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378775322002932?via%3Dihub

Kurzfassung

Lowering the Pt loading in catalyst layers of high temperature proton exchange membrane fuel cells (HT PEMFC) is of particular importance due to the currently high amounts of noble metal needed for the required performance. This work focusses on lowered Pt loadings at the cathode of a HT PEMFC outgoing from the state-of-the-art loadings of 0.85 mg cm-2. Therefore, a commercial half-cell setup is utilized for investigation of gas diffusion electrodes (GDE) in concentrated H3PO4 at 140 °C. Self-fabricated GDEs from ultrasonic spray-coating of the catalyst layers using a commercial PtNi/C catalyst are optimized with respect to the binder content and analyzed by µ computed tomography (µ-CT). Performances of GDEs with various Pt loadings are intensively tested and related to the Pt utilization and possible (mass transport) limitations. It is shown that the commercial GDE can be outperformed by self-prepared GDEs with comparable and lower Pt loadings. µ-CT is used to determine the catalyst layer thicknesses and a comparison of oxygen and air as reactant gases gives insights into occurring mass transport limitations. The implementation of spray-coated GDEs into MEAs and the performances observed in HT PEMFC measurements provide new insights into transferring GDE half-cell results to single-cell tests.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/185763/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Reduction of Platinum Loading in Gas Diffusion Electrodes for High Temperature Proton Exchange Membrane Fuel Cell Application: Characterization and Effect on Oxygen Reduction Reaction Performance
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schmies, Henrikehenrike.schmies (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6565-1280NICHT SPEZIFIZIERT
Zierdt, Tanjatanja.zierdt (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Müller-Hülstede, JuliaJulia.Huelstede (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7822-8425NICHT SPEZIFIZIERT
Deter, Wolframwolfram.deter (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lorenz, Julianjulian.lorenz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9936-7667NICHT SPEZIFIZIERT
Wark, Michaelmichael.wark (at) uni-oldenburg.dehttps://orcid.org/0000-0002-8725-0103NICHT SPEZIFIZIERT
Wagner, Peterp.wagner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5644-9881NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:11 März 2022
Erschienen in:Journal of Power Sources
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:529
DOI:10.1016/j.jpowsour.2022.231276
Verlag:Elsevier
ISSN:0378-7753
Status:veröffentlicht
Stichwörter:gas diffusion electrode, half-cell setup, high temperature PEM fuel cell, Pt loading, oxygen reduction reaction
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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
Hinterlegt von: Schmies, Henrike
Hinterlegt am:20 Mai 2022 13:19
Letzte Änderung:20 Okt 2023 07:27

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