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Performance and durability of high temperature proton exchange membrane fuel cells with silicon carbide filled polybenzimidazole composite membranes

Schonvogel, Dana und Belack, Jörg und Vidakovic, Jurica und Schmies, Henrike und Uhlig, Lisa Maria und Langnickel, Hendrik und Tung, Patrick Kin Man und Meyer, Quentin und Zhao, Chuan und Wagner, Peter (2024) Performance and durability of high temperature proton exchange membrane fuel cells with silicon carbide filled polybenzimidazole composite membranes. Journal of Power Sources, 591, Seite 233835. Elsevier. doi: 10.1016/j.jpowsour.2023.233835. ISSN 0378-7753.

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Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775323012119

Kurzfassung

High temperature polymer electrolyte membrane fuel cells (HT-PEMFCs) are used for stationary to mobile applications and show increased tolerances to fuel impurities like CO compared to their low temperature counterpart. However, conventional HT-PEMFC membranes, based on polybenzimidazole (PBI), suffer from creeping during long-term operation and thus a significant increase in surface resistance. In this study, inorganic fillers in terms of silicon carbide (SiC) are incorporated into the standard PBI-based Celtec®-P membrane by a well-established large-scale polyphosphoric acid process. Operations over 1000Â h of load cycling between 0.6 and 1.0 A/cm2 of SiC and for conventional HT-PEMFCs reveal differences in long-term durability. The ohmic resistance of the SiC-based single cell is 1/3 lower, while the membrane has a higher thickness retention. Cell performances are improved with lower degradation rates (<65 µV/h for both SiC and >100 µV/h for both conventional HT-PEMFCs) after 1000 h. However, SiC particle mobility and increased hydrogen permeability are observed after testing.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/199427/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Performance and durability of high temperature proton exchange membrane fuel cells with silicon carbide filled polybenzimidazole composite membranes
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schonvogel, DanaDana.Schonvogel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2485-740XNICHT SPEZIFIZIERT
Belack, JörgNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Vidakovic, JuricaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schmies, HenrikeHenrike.Schmies (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6565-1280NICHT SPEZIFIZIERT
Uhlig, Lisa MariaLisa.Uhlig (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Langnickel, HendrikHendrik.Langnickel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6395-1618NICHT SPEZIFIZIERT
Tung, Patrick Kin ManNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Meyer, QuentinNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zhao, ChuanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wagner, Peterp.wagner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5644-9881NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Januar 2024
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:591
DOI:10.1016/j.jpowsour.2023.233835
Seitenbereich:Seite 233835
Verlag:Elsevier
ISSN:0378-7753
Status:veröffentlicht
Stichwörter:High temperature proton exchange membrane fuel cells, Membrane electrode assembly, Durability, Polybenzimidazole, Silicon carbide
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: Schonvogel, Dr. Dana
Hinterlegt am:29 Nov 2023 10:21
Letzte Änderung:18 Jun 2024 14:47

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