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Degradation of Fuel Cell Materials Investigated by Atomic Force Microscopy

Hiesgen, Renate und Wehl, Ines und Schulze, Mathias und Haug, Andrea und Friedrich, K. Andreas und Wang, Haijiang und Yuan, Xia-Zi (2011) Degradation of Fuel Cell Materials Investigated by Atomic Force Microscopy. In: Proceedigs memory stick. European Fuel Cell Forum 2011, 2011-06-28 - 2011-07-01, Luzern, Schweiz.

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341kB

Kurzfassung

In this contribution the ability of atomic force microscopy (AFM) for investigation of fuel cell components and determination of their degradation is demonstrated. In particular the mapping of adhesion force and dissipation energy of surfaces analyzed by an advanced material sensitive AFM technique - the HarmoniX™-mode (Bruker Corp.) - has been used as a measure for the relative polytetrafluoroethylene (PTFE) content of surfaces. Differently operated microporous layers (MPL) of commercial gas diffusion layers (GDL) have been investigated before and after operation and were compared to reference samples. The degradation of the cathode material compared to the anode was found to be higher. Another example for exploring the potential of AFM is the investigation of a cell with a segmented anode flow field. The relative change of surface properties at MPLs detected with AFM analysis was compared to the direct measurement of PTFE content by infrared spectroscopy (FTIR-ATR) and a good correlation of both results has been found for the analyzed segments. The ionically conductive structure of electrolyte membranes has also been investigated by conductive AFM in humid environment. High resolution images show an heterogeneous conductivity with non-conductive regions even after fuel cell operation. Sharply defined areas with same mean magnitude of current at the surface indicate the presence of an interpenetrating network of ionic channels connected beneath the surface. A correlation with surface properties measured by the PeakForce Quantitative Nanomechanical Property Mapping (QNM™) is observed.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/71422/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Degradation of Fuel Cell Materials Investigated by Atomic Force Microscopy
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Hiesgen, RenateHochschule EsslingenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wehl, Inesines.wehl (at) hs-esslingen.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schulze, Mathiasmathias.schulze (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Haug, Andreaandrea.haug (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, K. Andreasandreas.friedrich (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wang, HaijiangNational Research Council CanadaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Yuan, Xia-ZiNational Research Council CanadaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Juli 2011
Erschienen in:Proceedigs memory stick
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Spirig, MichaelNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bucheli, OlivierNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Status:veröffentlicht
Stichwörter:fuel cell membrane and electrode degradation
Veranstaltungstitel:European Fuel Cell Forum 2011
Veranstaltungsort:Luzern, Schweiz
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:28 Juni 2011
Veranstaltungsende:1 Juli 2011
Veranstalter :Fuel Cell Forum
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 10:51
Letzte Änderung:24 Apr 2024 19:37

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