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Investigation of the Degradation Phenomena of a Proton Exchange Membrane Electrolyzer Stack Using a Novel Approach of Breaking Down from Stack to Single Cell

Kimmel, Benjamin und Morawietz, Tobias und Biswas, Indro und Sata, Noriko und Gazdzicki, Pawel und Gago, Aldo und Friedrich, Kaspar Andreas (2024) Investigation of the Degradation Phenomena of a Proton Exchange Membrane Electrolyzer Stack Using a Novel Approach of Breaking Down from Stack to Single Cell. Ertl Symposium, 2024-06-27 - 2024-06-28, Esslingen, Stuttgart.

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Kurzfassung

Due to their compactness and high flexibility to operate under dynamic conditions, proton exchange membrane water electrolyzers (PEMWEs) are ideal systems for the production of green hydrogen from renewable energy sources. For the widespread implementation of PEMWEs, an understanding of their degradation mechanism is crucial. In this work, we analyze a commercial PEMWE stack via a novel approach of breaking down from the stack to the single-cell level. Therefore, the disassembled stack components are cut to fit into single cells. Then, the aged components are successively replaced with pristine or regenerated components (cleaned and polished), and electrochemical characterizations are conducted to investigate the contributions of the individual components on performance losses. In addition, several underlying degradation phenomena are identified using different physical ex-situ analysis methods. The catalystcoated membrane (CCM) contributes the most to performance degradation because of contamination and ionomer rearrangement. Additionally, traces of calcium, likely due to insufficient water purification used during operation or for cleaning the cell components, were found. Significant oxidation was observed on the anodic components, while the electronic conductivity on the cathode side remained unchanged. The combination of electrochemical characterization with stepwise regeneration processes and physical ex-situ analysis allows to draw conclusions about the impact of different components on degradation and to analyze the underlying aging mechanisms occurring in each component.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/217701/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:Investigation of the Degradation Phenomena of a Proton Exchange Membrane Electrolyzer Stack Using a Novel Approach of Breaking Down from Stack to Single Cell
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Kimmel, BenjaminBenjamin.Kimmel (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Morawietz, TobiasTobias.Morawietz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2291-9360NICHT SPEZIFIZIERT
Biswas, IndroIndro.Biswas (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6815-4204NICHT SPEZIFIZIERT
Sata, NorikoNoriko.Sata (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3103-2051NICHT SPEZIFIZIERT
Gazdzicki, PawelPawel.Gazdzicki (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5728-7861NICHT SPEZIFIZIERT
Gago, AldoAldo.Gago (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, Kaspar AndreasAndreas.Friedrich (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:28 Juni 2024
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:PEM electrolysis, degradation, electrochemical analysis, successive regeneration, commercial stack
Veranstaltungstitel:Ertl Symposium
Veranstaltungsort:Esslingen, Stuttgart
Veranstaltungsart:Andere
Veranstaltungsbeginn:27 Juni 2024
Veranstaltungsende:28 Juni 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 > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Kimmel, Benjamin
Hinterlegt am:05 Nov 2025 17:00
Letzte Änderung:05 Nov 2025 17:00

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