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Degradation of polymer-electrolyte membrane fuel cells tested at 80 and 95 ◦C using stack hardware

Garcia-Corral, Alvaro und Garcia Sanchez, Daniel und Theiss, Robin und Morawietz, Tobias und Biswas, Indro und Al-Khamissi, Rami und Sanchez Monreal, Juan und Mitzel, Jens und Friedrich, Kaspar Andreas und Gazdzicki, Pawel (2026) Degradation of polymer-electrolyte membrane fuel cells tested at 80 and 95 ◦C using stack hardware. Applied Energy, 423. Elsevier. doi: 10.1016/j.apenergy.2026.128348. ISSN 0306-2619.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
14MB

Kurzfassung

To overcome heat rejection limitations, especially in transport applications, polymer-electrolyte-membrane fuel cells (PEMFCs) are required to operate at elevated temperature > 80 ◦C. However, higher temperatures accel­ erate degradation of PEMFC stack components. To evaluate the impact of operation temperature on durability of PEMFCs, state-of-the-art membrane-electrode-assemblies (MEAs) were investigated in single-cell configuration using stack hardware. Two tests, consisting of 500 h constant-load operation at 80 ◦C and at 95 ◦C, also including electrochemical diagnostics along with local current density and temperature distributions monitorization, were performed and compared systematically. Irreversible performance and ECSA losses are respectively 27% and 7% higher at 95 ◦C than at 80 ◦C. However, due to drier conditions, reversible performance losses are 13% lower at 95 ◦C. Current density and temperature distributions are less homogeneous at 95 ◦C, and areas sustaining higher local currents and temperatures correlate with local catalyst-layer thinning. Contaminations of MEA by silicone due to degradation of gasket material at 95 ◦C deteriorate the water management increasing mass-transport losses at high current densities and impacting the cell response to dynamic load. The results highlight that mproving PEMFC durability for operation at 95 ◦C requires not only robust MEAs but also adapted stackhardware materials.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/225493/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Degradation of polymer-electrolyte membrane fuel cells tested at 80 and 95 ◦C using stack hardware
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Garcia-Corral, AlvaroAlvaro.Garcia-Corral (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Garcia Sanchez, DanielDaniel.GarciaSanchez (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Theiss, RobinNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Morawietz, TobiasTobias.Morawietz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2291-9360223448277
Biswas, IndroIndro.Biswas (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6815-4204NICHT SPEZIFIZIERT
Al-Khamissi, Ramirami.al-khamissi (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0006-1605-9607223448279
Sanchez Monreal, JuanJuan.SanchezMonreal (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9991-435X223448280
Mitzel, JensJens.Mitzel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8137-9689NICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, Kaspar AndreasAndreas.Friedrich (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gazdzicki, PawelPawel.Gazdzicki (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5728-7861NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:4 Juli 2026
Erschienen in:Applied Energy
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:423
DOI:10.1016/j.apenergy.2026.128348
Verlag:Elsevier
ISSN:0306-2619
Status:veröffentlicht
Stichwörter:PEMFC stack,Heavy-duty applications, Elevated operation temperature, Durability and recovery, Silicone contamination
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Verkehr
HGF - Programmthema:Straßenverkehr
DLR - Schwerpunkt:Verkehr
DLR - Forschungsgebiet:V ST Straßenverkehr
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):V - LHRT
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Garcia Sanchez, Dr Daniel
Hinterlegt am:12 Aug 2026 14:40
Letzte Änderung:12 Aug 2026 14:40

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