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A Pathway towards Pt-free Cathodes in High-Temperature Proton Exchange Membrane Fuel Cells

Müller-Hülstede, Julia und Uhlig, Lisa Maria und Schmies, Henrike und Schonvogel, Dana und Wagner, Peter (2023) A Pathway towards Pt-free Cathodes in High-Temperature Proton Exchange Membrane Fuel Cells. Ulm Electro Chemical Talks UECT, 2023-06-14 - 2023-06-15, Ulm, Deutschland.

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Kurzfassung

The high temperature proton exchange membrane fuel cell (HT-PEMFC) has several advantages compared to its low temperature (LT) counterpart. The typical operation temperature of 160 °C enables an easier heat management, and the omission of humidification. However, due to the partial blocking of the cathodic and anodic Pt catalyst by phosphates from the phosphoric acid-doped membrane, higher catalyst loadings compared to LT-PEMFC of 0.86 mgPt cm-2 per electrode are commonly employed.[1] To increase the competitiveness of HT-PEMFCs implementation of Fe-N-Cs is a promising option for reduction of catalyst costs. In this study, we give an overview about the application of different Fe-N-C catalysts in Pt free HT-PEMFC cathodes.[2] Moreover, we show their application in hybrid PtNi/C+Fe N C cathodes.[1] The complete replacement of Pt catalyst by Fe N C in the cathode results in low performance[2] and a strong voltage decay within the first 60 hours of HT-PEMFC operation. In contrast, a hybrid MEA with reduced Pt-loading displayed a more comparable performance to commercial MEA (Celtec®-P1200) and constant voltage over 60 h. Furthermore, it was found that the typical activation procedure of HT-PEMFC MEAs (around 60 h constant load) is not sufficient for hybrid MEAs. There, a voltage increase over the first 240 h of operation was observed.[1] These results give the basis for further optimization of Pt-free Fe N C electrodes. Furthermore, the potential of hybrid MEAs for Pt-loading reduction in HT-PEMFC is pointed out.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/195555/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:A Pathway towards Pt-free Cathodes in High-Temperature Proton Exchange Membrane Fuel Cells
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Müller-Hülstede, JuliaJulia.Huelstede (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7822-8425NICHT SPEZIFIZIERT
Uhlig, Lisa MariaLisa.Uhlig (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schmies, HenrikeHenrike.Schmies (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6565-1280NICHT SPEZIFIZIERT
Schonvogel, DanaDana.Schonvogel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2485-740XNICHT SPEZIFIZIERT
Wagner, Peterp.wagner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5644-9881NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Juni 2023
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Fe-N-C; ORR, HT-PEMFC; MEA; Stability
Veranstaltungstitel:Ulm Electro Chemical Talks UECT
Veranstaltungsort:Ulm, Deutschland
Veranstaltungsart:nationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:14 Juni 2023
Veranstaltungsende:15 Juni 2023
Veranstalter :Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW)
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: Oldenburg
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Müller-Hülstede, Julia
Hinterlegt am:30 Jun 2023 14:06
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:56

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