An experimental and numerical study of spatial and temporal catalyst degradation during start-up and shut-down of PEM fuel cells

质子交换膜燃料电池 降级(电信) 化学 入口 动力学 机械 催化作用 电化学 输运现象 核工程 化学工程 材料科学 电极 工程类 电气工程 机械工程 物理 物理化学 有机化学 量子力学
作者
Yuze Hou,Johannes Schall,Steve Dietze,T. Kurz,Dietmar Gerteisen
出处
期刊:Journal of Power Sources [Elsevier]
卷期号:591: 233780-233780 被引量:3
标识
DOI:10.1016/j.jpowsour.2023.233780
摘要

Degradation during start-up and shut-down (SUSD) of proton exchange membrane (PEM) fuel cells is investigated both experimentally and numerically. In order to understand spatial degradation, the local cell voltage and electrochemical surface area (ECSA) during SUSD are measured using a segmented cell. Novel phenomena such as undegraded inlet segments and a gradual rise in resting potential at the start of the test are hence observed. To further interpret the experimental data, an advanced SUSD model is developed, which accurately reproduces detailed experimental phenomena. The local potential is calculated independently based on the mixture gas concentration and kinetics, without imposing an artificial hydrogen/air interface, allowing for a more realistic transition of the membrane phase potential. The study shows that hydrogen has a greater influence on local membrane phase potential than air due to its faster reaction kinetics and residual hydrogen in inlet gas during SD can safeguard the inlet segments against degradation.

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