Liu, Chang and Shviro, Meital and Bernder, Guido and Gago, Aldo and Morawietz, Tobias and Dzara, Michael J. and Biswas, Indro and Gazdzicki, Pawel and Kang, Zhenye and Zaccarine, Sarah and Pylypenko, Svitlana and Friedrich, Kaspar Andreas and Carmo, Marcelo and Lehnert, Werner (2023) Degradation Effects at the Porous Transport Layer/Catalyst Layer Interface in Polymer Electrolyte Membrane Water Electrolyzer. Journal of The Electrochemical Society (170), 034508. Electrochemical Society, Inc.. doi: 10.1149/1945-7111/acc1a5. ISSN 0013-4651.
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Official URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1149/1945-7111/acc1a5
Abstract
The porous transport layer (PTL)/catalyst layer (CL) interface plays a crucial role in the achievement of high performance and efficiency in polymer electrolyte membrane water electrolyzers (PEMWEs). This study investigated the effects of the PTL/CL interface on the degradation of membrane electrode assemblies (MEAs) during a 4000 h test, comparing the MEAs assembled with uncoated and Ir-coated Ti PTLs. Our results show that compared to an uncoated PTL/CL interface, an optimized interface formed when using a platinum group metal (PGM) coating, i.e., an iridium layer at the PTL/CL interface, and reduced the degradation of the MEA. The agglomeration and formation of voids and cracks could be found for both MEAs after the long-term test, but the incorporation of an Ir coating on the PTL did not affect the morphology change or oxidation of IrOx in the catalyst layer. In addition, our studies suggest that the ionomer loss and restructuring of the anodic MEA can also be reduced by Ir coating of the PTL/CL interface. Optimization of the PTL/CL interface improves the performance and durability of a PEMWE.
Item URL in elib: | https://elib.dlr.de/200513/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Document Type: | Article | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Additional Information: | Gefördert durch National Science Foundation under Grant No. 1626619 (USA) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Title: | Degradation Effects at the Porous Transport Layer/Catalyst Layer Interface in Polymer Electrolyte Membrane Water Electrolyzer | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Authors: |
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Date: | 29 March 2023 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Journal or Publication Title: | Journal of The Electrochemical Society | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Refereed publication: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Open Access: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gold Open Access: | No | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In SCOPUS: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In ISI Web of Science: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DOI: | 10.1149/1945-7111/acc1a5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Page Range: | 034508 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Publisher: | Electrochemical Society, Inc. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ISSN: | 0013-4651 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Status: | Published | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Keywords: | electrolysis, PTL, catalyst layer, degradation, iridium | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Research field: | Energy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Program: | Materials and Technologies for the Energy Transition | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Program Themes: | Electrochemical Energy Storage | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Research area: | Energy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Program: | E SP - Energy Storage | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Research theme (Project): | E - Electrochemical Storage | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Location: | Stuttgart | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Institutes and Institutions: | Institute of Engineering Thermodynamics > Electrochemical Energy Technology | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Deposited By: | Biswas, Dr. Indro | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Deposited On: | 21 Dec 2023 13:10 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Last Modified: | 05 Jan 2024 12:57 |
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