Details

Autor(en) / Beteiligte

• Liphardt, Leonard
• Grundmeier, Guido[Akademischer Betreuer]
• Schmid, Hans-Joachim[Akademischer Betreuer]

Titel

Degradationsprozesse von PEM-Brennstoffzellen in Abhängigkeit des Restwassergehalts und der Leistungsgenerierung bei Froststart : = Degradation processes of PEM fuel cells depending on the residual water content and the power generation during frost conditions

Ort / Verlag

Paderborn

Erscheinungsjahr

2021

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Beschreibungen/Notizen

• Tag der Verteidigung: 04.08.2021
• ger: In dieser Dissertation werden unter Frostbedingungen auftretende Degradationseffekte bei variierender Produktion von thermischer und elektrischer Leistung untersucht. Für beide Themengebiete, sowohl für die Degradationsuntersuchungen als auch für die Leistungsuntersuchungen, wurde die Verbindung zur Restfeuchte aufgezeigt. Untersucht wurde die Degradation mittels Freeze/Thaw (FT)- und Isothermal Constant Voltage (ICV)-Zyklen auf Ebene einer 50 cm2 - Einzelzelle bei -15 C. Dabei wurden für jede Zyklenart je drei Memebrane Electrode Assembly (MEA) mit variierenden Restfeuchten konditioniert. Die Degradation wurde für beide Studien analytisch mit Strom-/Spannungskennlinien und Zyklovoltammetrie-Messungen begleitet. Mittels der eingesetzten Analytik wurde die Degradation quantitativ kinetischen, Ohmschen und vom Massentransport dominierten Spannungsverlusten zugeordnet. Auf Stapelebene wurde die MEA-Degradation mit Kurzstapeln untersucht. Die Stapel wurden aus 20 Zellen und automotivtauglichen MEAs mit einer aktiven Fläche von mehreren 100 cm2 aufgebaut. Insgesamt wurden drei Stapel mit verschiedenen Restfeuchten konditioniert und aus -15 C mit verschiedenen Leistungsanfragen gestartet. Angefordert wurden 10 Pmax-%, 75 Pmax-% und 100 Pmax-%. Analytisch wurden die Zyklen mit Strom-/Spannungskennlinien, QuasiZyklovoltammetrie-Messungen begleitet.
• eng: In this dissertation, degradation effects occurring under frost conditions with varying production of thermal and electrical power are examined. For both subject areas, both for the degradation studies and for the performance studies, the connection to the residual moisture was shown. The degradation was investigated using Freeze / Thaw (FT) and Isothermal Constant Voltage (ICV) cycles on the level of a 50 cm2 single cell at -15 C. For each type of cycle, three membrane electrode assemblies (MEA) were conditioned with varying residual moisture. The degradation was accompanied analytically for both studies with current / voltage characteristics and cyclic voltammetry measurements. Using the analytics used, the degradation was assigned quantitatively kinetic, ohmic and mass losses dominated by mass transport. At stack level, the MEA degradation was examined using short stacks. The stacks were built from 20 cells and automotive MEAs with an active area of several 100 cm2. A total of three stacks were conditioned with different residual moisture and started from -15 C with different performance requests. 10 Pmax-%, 75 Pmax-% and 100 Pmax-% were requested. The cycles were accompanied analytically with current / voltage characteristics and quasi-cyclic voltammetry measurements.