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Atomic force microscopy on cross sections of fuel cell membranes, electrodes, and membrane electrode assemblies

Hiesgen, Renate und Morawietz, Tobias und Handl, Michael und Corasaniti, Martina und Friedrich, K. Andreas (2015) Atomic force microscopy on cross sections of fuel cell membranes, electrodes, and membrane electrode assemblies. Electrochimica Acta, 162, Seiten 86-99. Elsevier. doi: 10.1016/j.electacta.2014.11.122. ISSN 0013-4686.

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

Kurzfassung

Using material-sensitive and conductive atomic force microscopy (AFM) on cross sections of perfluorinated and sulfonated membranes at low humidity, crystalline polymer lamellae were imaged and their thickness determined to approximately 6 nm. In the capacitive current, water-rich and waterpoor areas with different phase structures were investigated. The formation of a local electrochemical double layer within the water-rich ionically conductive areas at the contact of the AFM tip with the electrolyte enabled their visibility. The large water-filled ionically conductive areas include numerous ionic domains. Under equilibrium conditions, these areas are spherical (appearing circular in the images) and with distinct size distribution. Forcing a current through the membranes (current-induced activation) led to merging of the water-filled ionically conductive areas in the voltage direction and resulted in an anisotropic ionically conducting network with flat channels. The distribution of the current in the membrane and catalytic layers of a pristine membrane electrode assembly (MEA) was analyzed. From the adhesion force mappings, an inhomogeneous distribution of ionomer in the catalytic layer was detected. Cross currents between Pt/C particles through large ionomer particles within the catalytic layer were detected and the ionomer content across an electrode was evaluated.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/99163/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Atomic force microscopy on cross sections of fuel cell membranes, electrodes, and membrane electrode assemblies
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Hiesgen, Renaterenate.hiesgen (at) hs-esslingen.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Morawietz, TobiasHochschule EsslingenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Handl, MichaelHochschule EsslingenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Corasaniti, MartinaSolvay Specialty PolymersNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, K. Andreasandreas.friedrich (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2015
Erschienen in:Electrochimica Acta
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:162
DOI:10.1016/j.electacta.2014.11.122
Seitenbereich:Seiten 86-99
Verlag:Elsevier
ISSN:0013-4686
Status:veröffentlicht
Stichwörter:AFM PFSA conductive ionic network fuel cell catalytic layer ionomer content
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Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Friedrich, Prof.Dr. Kaspar Andreas
Hinterlegt am:09 Dez 2015 13:51
Letzte Änderung:22 Jun 2023 10:10

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