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Atomic force microscopy and infrared analysis of aging processes of polymer electrolyte membrane fuel cell components

Hiesgen, Renate und Wehl, Ines und Helmly, Stefan und Haug, Andrea und Schulze, Mathias und Bauder, Alexander und Wang, Haijiang und Yuan, Xiao-Zi und Friedrich, K. Andreas (2011) Atomic force microscopy and infrared analysis of aging processes of polymer electrolyte membrane fuel cell components. Journal of Electroanalytical Chemistry, 662, Seiten 240-250. Elsevier. doi: 10.1016/j.jelechem.2011.07.014.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
5MB

Offizielle URL: http://www.elsevier.com/locate/jelechem

Kurzfassung

In this contribution, the possibilities and limits of atomic force microscopy (AFM) for investigation of fuel cell component degradation are evaluated. In particular the adhesion force and dissipation energy of the surface measured by a material sensitive AFM technique – the HarmoniX-mode (Bruker Corp.) – have been used as a measure for the relative polytetrafluoroethylene (PTFE) content of surfaces and could be quantified by calibrating with sample of known composition. Differently operated samples with microporous layers (MPLs) of commercial gas diffusion layers (GDLs) were investigated before and after operation and were compared to artificially aged and reference samples. A larger degradation of the cathode material compared to the anode was always found. As an additional example for the potential of AFM and infrared absorption spectroscopy (FTIR-ATR) the local PTFE content of a cell with a segmented anode flow field has been investigated. The results of PTFE loss at MPL and electrode surfaces from AFM measurements and infrared spectroscopy delivered different results which were explained by the distinct information depth of both methods. The large relative differences of PTFE content of the different segments were correlated with the mechanical properties of the special design of the segmented cell.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/71410/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Atomic force microscopy and infrared analysis of aging processes of polymer electrolyte membrane fuel cell components
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Hiesgen, Renaterenate.hiesgen (at) hs-esslingen.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wehl, Inesines.wehl (at) hs-esslingen.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Helmly, Stefanstefan.helmly (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Haug, Andreaandrea.haug (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schulze, Mathiasmathias.schulze (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bauder, Alexanderaleander.bauder (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wang, HaijiangInstitute for Fuel Cell Innovation, National Research Council CanadaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Yuan, Xiao-ZiInstitute for Fuel Cell Innovation, National Research Council CanadaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, K. Andreasandreas.friedrich (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Oktober 2011
Erschienen in:Journal of Electroanalytical Chemistry
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:662
DOI:10.1016/j.jelechem.2011.07.014
Seitenbereich:Seiten 240-250
Verlag:Elsevier
Status:veröffentlicht
Stichwörter:fuel cell components; ageing
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Rationelle Energieumwandlung (alt)
HGF - Programmthema:E EV - Energieverfahrenstechnik (alt)
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E EV - Energieverfahrenstechnik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Elektrochemische Prozesse (alt)
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Friedrich, Prof.Dr. Kaspar Andreas
Hinterlegt am:08 Nov 2011 11:05
Letzte Änderung:27 Feb 2015 16:09

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