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A 1D Model for the Chemical Degradation of Nafion

Coulon, Romain und Bäder, E. und Passot, Sylvain und Bessler, Wolfgang G. und Franco, A. A. (2011) A 1D Model for the Chemical Degradation of Nafion. 8th Symposium on Fuel Cell Modeling and Experimental Validation, 2011-03-08 - 2011-03-09, Bonn, Germany.

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Offizielle URL: https://www.congressa.de/ModVal8/index.php?article_id=36

Kurzfassung

Today the use of polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cells in mobile and stationary applications represents a promising alternative to fossil energies. However, there are a number of challenges for technology introduction, including optimization of water and air management, cost reduction, and most importantly, increase of durability and reliability. Experimental activities provide evidence concerning the behavior of fuel cells under specific operating conditions. However, it is always difficult to derive conclusions about the origin of the phenomena one can observe due to the complexity of this system. Therefore, over the last years, Franco et al. and Bessler et al. developed novel modeling approaches of physical electrochemistry based on non-equilibrium thermodynamics and elementary kinetics [1-3]. By modeling the vicinity of the catalyst surface where electrochemical reactions occur, and by calculating the potential in each electrode, the models permit to calculate at a given working current the corresponding cell potential. Our work presented here comes in the continuity of our previous work [4]. We are modeling the feedback between chemical degradation of the membrane and transport properties. For that, we simulate the permeation of oxygen through the membrane leading to the formation of water peroxide at the interface anode/membrane. This peroxide can initiate the formation of aggressive radicals in the membrane which attack the membrane and lead to a modification of transport parameters. Because of the lack of kinetic and thermodynamic data for the elementary reactions, these values were fitted to experimental measurements. This was performed for the chemical production rate of H2O2 at the anode as well as for the degradation of the membrane side-chain. The simulations allow drawing conclusions regarding the localization of degradation in the membrane thickness by analyzing the sulfonate group concentration profile. Furthermore, the impact of the concentration of Fenton ions on the global degradation of the membrane was investigated.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/72800/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:A 1D Model for the Chemical Degradation of Nafion
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Coulon, RomainRomain.Coulon (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bäder, E.Elke.Baeder (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Passot, SylvainNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bessler, Wolfgang G.Wolfgang.Bessler (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Franco, A. A.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:9 März 2011
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Seitenbereich:Seiten 40-41
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Lehnert, W.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Reimer, U.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kulikovsky, A.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Status:veröffentlicht
Stichwörter:polymer electrolyte membrane, Mathematical Modeling, Fuel Cells
Veranstaltungstitel:8th Symposium on Fuel Cell Modeling and Experimental Validation
Veranstaltungsort:Bonn, Germany
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:8 März 2011
Veranstaltungsende:9 März 2011
Veranstalter :Forschungszentrum Jülich GmbH
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: Yurkiv, Vitaliy
Hinterlegt am:13 Dez 2011 14:14
Letzte Änderung:18 Jun 2024 07:54

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