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Performance of High Temperature Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells as a Function of Polybenzimidazole Membrane Modification

Müller-Hülstede, Julia und Schonvogel, Dana und Büsselmann, Julian und Belack, Jörg und Vidakovic, Jurica und Mamtaz, Md Raziun Bin und Meyer, Quentin und Chuan, Zhao und Wagner, Peter (2025) Performance of High Temperature Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells as a Function of Polybenzimidazole Membrane Modification. ChemSusChem, 18 (24), e202501575. Wiley. doi: 10.1002/cssc.202501575. ISSN 1864-5631.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
1MB

Offizielle URL: https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/cssc.202501575

Kurzfassung

Polymer electrolyte membranes (PEM) of high-temperature PEM fuel cells (HT-PEMFC) are commonly based on phosphoric acid-doped polybenzimidazole (PBI). However, these membranes suffer from acid leaching and limited mechanical stability. In this study, five different PBI membrane modifications, including inorganic fillers (SiC, Si3N4, SiO2), crosslinking, and high-solid content, are explored to increase the solid content of the membranes (up to 18 wt%), which could potentially increase mechanical stability. All modifications are based on the industrial fabrication process of the commercial Celtec-P membrane to enable direct comparison in HT-PEMFC. HT-PEMFC testing reveal comparable performance to the Celtec standard when incorporating SiC particles with lower membrane resistance. Lowest performance is found for crosslinked and high-solid-based membrane electrode assembly (MEA), which is traced back to acid leaching and increased proton transport resistances. The evaluation of performance under operation with reformate reveal no beneficial effect of the membrane modification. This study helps to implement novel HT-PEM candidates in the industrial fabrication process and provides direct comparison to the already commercialized Celtec technology regarding MEA performances and stabilities.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/226020/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Performance of High Temperature Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells as a Function of Polybenzimidazole Membrane Modification
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Müller-Hülstede, JuliaJulia.Huelstede (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7822-8425NICHT SPEZIFIZIERT
Schonvogel, DanaDana.Schonvogel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2485-740XNICHT SPEZIFIZIERT
Büsselmann, JulianJulian.Buesselmann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Belack, JörgBASF Catalysts Germany GmbHNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Vidakovic, JuricaTrigona Fuel Cell Components GmbHNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mamtaz, Md Raziun Binraziun.binmamtaz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Meyer, Quentinq.meyer (at) unsw.edu.auhttps://orcid.org/0000-0001-6418-9680NICHT SPEZIFIZIERT
Chuan, Zhaochuan.zhao (at) unsw.edu.auNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wagner, PeterP.Wagner (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:21 Oktober 2025
Erschienen in:ChemSusChem
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:18
DOI:10.1002/cssc.202501575
Seitenbereich:e202501575
Verlag:Wiley
ISSN:1864-5631
Status:veröffentlicht
Stichwörter:HT-PEMFC; PBI Membrane; Celtec
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Elektrochemische Energiespeicherung
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E VS - Verbrennungssysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Materialen für die elektrochemische Energiespeicherung
Standort: Oldenburg
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Müller-Hülstede, Julia
Hinterlegt am:12 Aug 2026 14:49
Letzte Änderung:12 Aug 2026 14:49

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