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Impedance Spectroscopic Investigation of Proton Conductivity in Nafion Using Transient Electrochemical Atomic Force Microscopy (AFM)

Hink, Steffen und Wagner, Norbert und Bessler, Wolfgang G. und Roduner, Emil (2012) Impedance Spectroscopic Investigation of Proton Conductivity in Nafion Using Transient Electrochemical Atomic Force Microscopy (AFM). Membranes, 2, Seiten 237-252. Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/membranes2020237. ISSN 2077-0375.

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Kurzfassung

Spatially resolved impedance spectroscopy of a Nafion polyelectrolyte membrane is performed employing a conductive and Pt-coated tip of an atomic force microscope as a point-like contact and electrode. The experiment is conducted by perturbing the system by a rectangular voltage step and measuring the incurred current, followed by Fourier transformation and plotting the impedance against the frequency in a conventional Bode diagram. To test the potential and limitations of this novel method, we present a feasibility study using an identical hydrogen atmosphere at a well-defined relative humidity on both sides of the membrane. It is demonstrated that good quality impedance spectra are obtained in a frequency range of 0.2–1,000 Hz. The extracted polarization curves exhibit a maximum current which cannot be explained by typical diffusion effects. Simulation based on equivalent circuits requires a Nernst element for restricted diffusion in the membrane which suggests that this effect is based on the potential dependence of the electrolyte resistance in the high overpotential region.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/75930/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Impedance Spectroscopic Investigation of Proton Conductivity in Nafion Using Transient Electrochemical Atomic Force Microscopy (AFM)
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Hink, Steffens.hink (at) ipc.uni-stuttgart.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wagner, Norbertnorbert.wagner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2596-8689NICHT SPEZIFIZIERT
Bessler, Wolfgang G.wolfgang.bessler (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Roduner, EmilUniversität StuttgartNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Juni 2012
Erschienen in:Membranes
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:2
DOI:10.3390/membranes2020237
Seitenbereich:Seiten 237-252
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
ISSN:2077-0375
Status:veröffentlicht
Stichwörter:PEMFC Impedanzspektroskopie AFM Protonenleitfähigkeit
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: Wagner, Dr.rer.nat. Norbert
Hinterlegt am:18 Jun 2012 15:19
Letzte Änderung:22 Jun 2023 10:30

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