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Towards Replacing Titanium with Copper in the Bipolar Plates for Proton Exchange Membrane Water Electrolysis

Kellenberger, Andrea und Vaszilcsin, Nicolae und Duca, Delia-Andrada und Dan, Mircea Laurențiu und Duteanu, Narcis und Stiber, Svenja und Morawietz, Tobias und Biswas, Indro und Ansar, Syed Asif und Gazdzicki, Pawel und Wirkert, Florian Josef und Roth, Jeffrey und Rost, Ulrich und Brodmann, Michael und Gago, Aldo und Friedrich, Andreas K. (2022) Towards Replacing Titanium with Copper in the Bipolar Plates for Proton Exchange Membrane Water Electrolysis. Materials, 15 (5), Seiten 1628-1646. Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/ma15051628. ISSN 1996-1944.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
5MB

Offizielle URL: https://www.mdpi.com/1996-1944/15/5/1628

Kurzfassung

For proton exchange membrane water electrolysis (PEMWE) to become competitive, the cost of stack components, such as bipolar plates (BPP), needs to be reduced. This can be achieved by using coated low-cost materials, such as copper as alternative to titanium. Herein we report on highly corrosion-resistant copper BPP coated with niobium. All investigated samples showed excellent corrosion resistance properties, with corrosion currents lower than 0.1 µA cm2 in a simulated PEM electrolyzer environment at two different pH values. The physico-chemical properties of the Nb coatings are thoroughly characterized by scanning electron microscopy (SEM), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and atomic force microscopy (AFM). A 30 µm thick Nb coating fully protects the Cu against corrosion due to the formation of a passive oxide layer on its surface, predominantly composed of Nb2O5 . The thickness of the passive oxide layer determined by both EIS and XPS is in the range of 10 nm. The results reported here demonstrate the effectiveness of Nb for protecting Cu against corrosion, opening the possibility to use it for the manufacturing of BPP for PEMWE. The latter was confirmed by its successful implementation in a single cell PEMWE based on hydraulic compression technology

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/193048/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Towards Replacing Titanium with Copper in the Bipolar Plates for Proton Exchange Membrane Water Electrolysis
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Kellenberger, Andreaandrea.kellenberger (at) upt.rohttps://orcid.org/0000-0003-4594-8092NICHT SPEZIFIZIERT
Vaszilcsin, NicolaeNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Duca, Delia-AndradaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dan, Mircea LaurențiuNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Duteanu, NarcisNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stiber, SvenjaSvenja.Stiber (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-8537-6589NICHT SPEZIFIZIERT
Morawietz, TobiasTobias.Morawietz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2291-9360NICHT SPEZIFIZIERT
Biswas, IndroIndro.Biswas (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6815-4204NICHT SPEZIFIZIERT
Ansar, Syed AsifSyed-Asif.Ansar (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gazdzicki, PawelPawel.Gazdzicki (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5728-7861NICHT SPEZIFIZIERT
Wirkert, Florian JosefFlorian.Wirkert (at) w-hs.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Roth, JeffreyJeffrey.Roth (at) w-hs.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rost, Ulrichulrich.rost (at) w-hs.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Brodmann, MichaelMichael.Brodmann (at) w-hs.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gago, AldoAldo.Gago (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7000-171XNICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, Andreas K.andreas.friedrich (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2968-5029NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:22 Februar 2022
Erschienen in:Materials
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:15
DOI:10.3390/ma15051628
Seitenbereich:Seiten 1628-1646
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
cazacu, nicoletanicoleta.cazacu (at) mdpi.comNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
Name der Reihe:Recent Research on Energy Storage Materials: Properties and Applications
ISSN:1996-1944
Status:veröffentlicht
Stichwörter:PEMWE; water electrolysis; cost reduction; bipolar plate; corrosion resistance; coatings
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Elektrochemische Energiespeicherung
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E VS - Verbrennungssysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Materialen für die elektrochemische Energiespeicherung
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Morawietz, Tobias
Hinterlegt am:12 Jan 2023 20:18
Letzte Änderung:30 Jan 2024 11:10

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