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The Importance of the Design of Porous Transport Layers: Unveiling the Interplay Between Structure, Mechanics, and Electrochemistry in Anion Exchange Membrane Water Electrolysis

Manss-Chmielarz, Jagoda J. und Morawietz, Tobias und Iddon, Karl und Rehse, Steffen und Gago, Aldo und Friedrich, Kaspar Andreas (2025) The Importance of the Design of Porous Transport Layers: Unveiling the Interplay Between Structure, Mechanics, and Electrochemistry in Anion Exchange Membrane Water Electrolysis. Carbon Energy (e70071). Wiley. doi: 10.1002/cey2.70071. ISSN 2637-9368.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cey2.70071

Kurzfassung

The global drive for sustainable energy solutions intensified interest in anion exchange membrane water electrolysis (AEMWE), as a promising hydrogen production pathway, leveraging renewable energy sources. However, widespread adoption is hindered by the high cost and non-optimised design of crucial components, such as porous transport layers (PTL) and flow fields. This study comprehensively investigates the interplay between structure, mechanics, and electrochemical performance of a low-cost knitted wire mesh PTL, focusing on its potential to enhance cell assembly and operation. Electrochemical characterisation was performed on a single 4 cm2 cell, using 1 M KOH at 60°C. Knitted wire mesh PTL, characterised by approximately 70% porosity, 2 mm thickness, and 1.098 tortuosity, delivered a 33% improvement in current density compared to the standard cell configuration. Introducing a knitted PTL interlayer reduced cell voltage by 74 mV at 2 A cm−2 by improving compression force distribution across the active area, enhancing gas transport and maintaining optimal electrical and thermal conductivity. These findings highlight the significant potential of innovative PTL designs in AEMWE to improve mechanical and operational efficiency without increasing the cost.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/219949/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:The Importance of the Design of Porous Transport Layers: Unveiling the Interplay Between Structure, Mechanics, and Electrochemistry in Anion Exchange Membrane Water Electrolysis
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Manss-Chmielarz, Jagoda J.Institute of Engineering Thermodynamics, German Aerospace Center, Pfaffenwaldring 38-40, Stuttgart, 70569, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Morawietz, TobiasTobias.Morawietz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2291-9360198230864
Iddon, KarlNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rehse, Steffensteffen.rehse (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gago, AldoAldo.Gago (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, Kaspar AndreasAndreas.Friedrich (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Oktober 2025
Erschienen in:Carbon Energy
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1002/cey2.70071
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Han, NingNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Wiley
ISSN:2637-9368
Status:veröffentlicht
Stichwörter:AEMWE, PTL, Anode, Knitted Mesh
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 , Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Manss-Chmielarz, Jagoda Justyna
Hinterlegt am:28 Nov 2025 15:46
Letzte Änderung:01 Dez 2025 10:32

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