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Pathways towards reduction of Pt-loading in HT-PEMFC

Müller-Hülstede, Julia und Zierdt, Tanja und Buschermöhle, Julia und Knake, Jonas und Schonvogel, Dana und Schmies, Henrike und Wagner, Peter (2024) Pathways towards reduction of Pt-loading in HT-PEMFC. 8th Ertl Symposium on Fundamental to Sclae-up Electrochemistry, 2022-06-26 - 2024-06-28, Esslingen, Deutschland.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
2MB

Kurzfassung

The high-temperature proton exchange membrane fuel cell (HT-PEMFC) needs high Pt-catalyst loadings between 0.7-1.0 mgPt cm-2[1] at the electrodes due to phosphate-induced deactivation of Pt. In order to decrease the material costs of HT-PEMFC the reduction of expensive Pt-catalyst loading is needed. At this point our group has focused two pathways to lower the amount of Pt in membrane electrode assemblies (MEAs). On the one hand, the development of Pt-free metal-nitrogen-carbon (M N C) catalysts as alternatives and on the other hand, the improvement of catalyst layer (CL) for better catalyst accessibility. We will present our recent catalyst fabrication including alternative carbon supports in Fe-N-Cs e.g. activated biomasses [2] and aerogels as well as metal-organic framework (MOF)-based M-N-Cs and M-M-N-Cs like Fe-Sn-N-C. A comparison of mass activities determined from rotating-disc electrode (RDE) measurements show high activity of MOF based Fe-Sn-N-C catalyst of 8.3 A g-1(at 0.8VRHE in 0.5 mol L-1 H3PO4) compared to commercial catalyst PMF 011904 (3.3 A g-1). Next to the catalyst synthesis, three optimisation approaches of Fe-N-C-based catalyst layer (CL) will be shown. First, a comparison of two coating methods – ultrasonic spray- and doctor blade-coating – for gas diffusion electrode (GDE) fabrication is presneted. There, no significant impact on the HT-PEMFC performance is observed.[2] Second, the variation of PTFE binder amount in the CLs, which indicate an optimal binder of 20 wt.% and higher is shown.[3] Third, the effect of a non ionic additive (TergitolTM) on the ink stability and GDE performance is presented. Aside from complete Pt-free electrodes, hybride cathodes containing PtNi/C and Fe-N-C with reduced Pt-loading are investigated in HT PEMFC. Slower activation behavior of hybrid MEA and promissing performance is observed.[4] Moreover, Pt-loading reduced anodes are tested. All in all, this overview will provide novel insight into Pt-loading reduction for HT-PEMFC.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/205090/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Pathways towards reduction of Pt-loading in HT-PEMFC
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Müller-Hülstede, JuliaJulia.Huelstede (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7822-8425NICHT SPEZIFIZIERT
Zierdt, TanjaTanja.Zierdt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1527-199XNICHT SPEZIFIZIERT
Buschermöhle, Juliajulia.buschermoehle (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0414-9756163926395
Knake, Jonasjonas.knake (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schonvogel, DanaDana.Schonvogel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2485-740XNICHT SPEZIFIZIERT
Schmies, HenrikeHenrike.Schmies (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6565-1280NICHT SPEZIFIZIERT
Wagner, PeterP.Wagner (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:27 Juni 2024
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Pt-free, ORR, HTPEMFC; GDE; MEA
Veranstaltungstitel:8th Ertl Symposium on Fundamental to Sclae-up Electrochemistry
Veranstaltungsort:Esslingen, Deutschland
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:26 Juni 2022
Veranstaltungsende:28 Juni 2024
Veranstalter :Esslingen University, Universität Stuttgart
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
Hinterlegt von: Müller-Hülstede, Julia
Hinterlegt am:19 Jul 2024 10:38
Letzte Änderung:22 Jul 2024 12:11

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