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Investigation of Gas Diffusion Layer Perforations on the water transport in PEM fuel cells with synchrotron imaging

Haußmann, Jan und Markötter, Henning und Alink, Robert und Dittmann, K. und Bauder, Alexander und Manke, Ingo und Gerteisen, Dietmar und Scholta, Joachim (2012) Investigation of Gas Diffusion Layer Perforations on the water transport in PEM fuel cells with synchrotron imaging. 13th UECT, 2012-07-03 - 2012-07-05, Ulm, Deutschland.

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Kurzfassung

With increasing performance of PEM fuel cells water transport in Gas Diffusion Layer becomes more and more a critical aspect. High humidity conditions, which are favoured for proton conducting membranes, enhance the problem of water condensation and removal. A well designed GDL can help to avoid critical operation conditions, which can decrease performance and lifetime. One way of possible improvement is to add artificial pore paths to the porous GDL structure. Vertically arranged paths can guide liquid water more easily from the electrode to the channel due to the lowered capillary pressure. To achieve this, laser perforation and mechanical milling were used to apply perforations to the GDL. From former investigations, it is known that natural cracks in Micro Porous Layer (MPL) serve as transport ways for liquid water. GDL with separately perforated MPL are considered in this work as well. For investigation of liquid water transport, synchrotron radiography and tomography have proven to be suitable measurement techniques. Thus, water transport dynamics and 3D water distribution were analyzed regarding to the influence of the different perforation techniques. It showed that perforations fill with water under high humidity conditions and may serve as transport ways, as well. By comparing laser and mechanical treated GDL, a difference in the filling behaviour was observed. Laser treated material looses PTFE content due to high temperatures and the perforation area gets hydrophilic, whereas mechanical treatment showed less influence to the surface properties of the surroundings. This result was proved by EDX measurements (F distribution) and by hydro head analysis (influence on water transport behaviour). Finally, performance tests showed the difference between the perforation techniques and different perforation diameters. It has been proven that perforating of GDL enhances the performance compared to unperforated material, especially under high humidity conditions.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/77572/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:Investigation of Gas Diffusion Layer Perforations on the water transport in PEM fuel cells with synchrotron imaging
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Haußmann, JanZSW UlmNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Markötter, HenningHZ BerlinNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Alink, RobertISE FreiburgNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dittmann, K.HZ BerlinNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bauder, Alexanderalexander.bauder (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Manke, IngoHZ BerlinNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gerteisen, DietmarISE FreiburgNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Scholta, JoachimZSW UlmNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Juli 2012
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:PEM, GDL, synchrotron imaging
Veranstaltungstitel:13th UECT
Veranstaltungsort:Ulm, Deutschland
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:3 Juli 2012
Veranstaltungsende:5 Juli 2012
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Rationelle Energieumwandlung und Nutzung (alt)
HGF - Programmthema:Brennstoffzelle (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: Bauder, Alexander
Hinterlegt am:05 Nov 2012 15:29
Letzte Änderung:24 Apr 2024 19:43

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