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Lattice Boltzmann Simulation of PEMFC Catalyst Degradation through Electrochemical Ostwald Ripening

Anzaldo Grundler, Alina Tlaneci und Weinmiller, Julius und Latz, Arnulf und Jahnke, Thomas (2024) Lattice Boltzmann Simulation of PEMFC Catalyst Degradation through Electrochemical Ostwald Ripening. 20th Symposium on Modeling and Experimental Validation of Electrochemical Energy Technologies (ModVal 2024), 2024-03-13 - 2024-03-14, Baden, Schweiz.

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352kB

Kurzfassung

Among other factors, achieving CO2 savings targets relies on addressing high-power vehicles, wherein Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells (PEMFCs) emerge as a promising alternative for emission reduction. However, their implementation demands substantial research efforts. PEMFCs must endure higher temperatures and exhibit extended life time, necessitating thorough degradation analyses. Experimental studies face time constraints, making simulations a valuable tool to complement investigations, significantly reducing development time and costs. Furthermore, these validated models open pathways to optimize technology advancements. This project focuses on simulating the degradation of PEMFC catalysts, employing the Lattice Boltzmann Method (LBM) and grounded in the PALABOS library. The LBM approach allows for microstructure resolved simulations of the degradation processes and therefore for investigating the influence of catalyst layer material properties. Specifically, the study centers on modeling Electrochemical Ostwald Ripening, a phenomenon wherein smaller nanoparticles of Pt dissolve and platinum ions precipitate on larger Pt nanoparticles. As this process unfolds, the catalyst's active surface area diminishes, marking its degradation. The dissolution and precipitation are described using local reactive boundary conditions coupled to the diffusion of platinum ions between the particles.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/207998/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:Lattice Boltzmann Simulation of PEMFC Catalyst Degradation through Electrochemical Ostwald Ripening
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Anzaldo Grundler, Alina Tlanecialinatlaneci.anzaldogrundler (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Weinmiller, JuliusJulius.Weinmiller (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5380-6791NICHT SPEZIFIZIERT
Latz, ArnulfArnulf.Latz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jahnke, ThomasThomas.Jahnke (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:13 März 2024
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Catalyst degradation, Ostwald ripening
Veranstaltungstitel:20th Symposium on Modeling and Experimental Validation of Electrochemical Energy Technologies (ModVal 2024)
Veranstaltungsort:Baden, Schweiz
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:13 März 2024
Veranstaltungsende:14 März 2024
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: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Computergestützte Elektrochemie
Hinterlegt von: Anzaldo Grundler, Alina Tlaneci
Hinterlegt am:18 Nov 2024 15:02
Letzte Änderung:18 Nov 2024 15:02

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