DetailCat

  • Contact:

    Kersten Schwab, M. Sc.

  • Project Group:

    FCE

  • Partner:

    Schaeffler AG, Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg

DetailCat - Developement of tailored catalyst layers by means of impedance analysis in PEM fuel cells

Model supported optimization of cathode structures
Scematic PEM Fuel Cell Structure
In order to establish PEM fuel cells as an alternative to battery storage or fossil fuels in stationary and mobile applications, their power density must be increased and their price reduced. A large part of the cost is generated by noble metal catalysts. A reduction in the amount of catalyst required can be achieved, among other things, by an optimal electrode structure.
In order to optimize the costs, performance and efficiency of PEM fuel cells, the structure and composition of the cathode layers are varied in a targeted manner as part of this project. These different cells are characterized using electrochemical impedance spectroscopy and other in-situ methods. The goal of this characterization is a cathode model, which is based on a physically motivated equivalent circuit diagram. With the help of this model, an optimal cathode layer is to be found.

DetailCat - Developement of tailored catalyst layers by means of impedance analysis in PEM fuel cells

Modellgestützte Optimierung von Kathodenschichten
Bild
Schematische Mikrostruktur einer PEM Brennstoffzelle

Um PEM Brennstoffzellen als Alternative zu Batteriespeichern oder fossilen Brennstoffen in stationären und mobilen Anwendungen zu etablieren, muss ihre Leistungsdichte erhöht und ihr Preis reduziert werden. Ein großer Teil der Kosten wird durch Edelmetallkatalysatoren erzeugt. Eine Verringerung der benötigten Katalysatormenge kann unter anderem durch eine optimale Elektrodenstruktur erreicht werden.

Zur Optimierung von Kosten, Leistung und Wirkungsgrad von PEM Brennstoffzellen werden im Rahmen dieses Projektes Kathodenschichten in ihrer Struktur und Zusammensetzung gezielt variiert. Diese unterschiedlichen Zellen werden mittels Elektrochemischer Impedanzspektroskopie und weiterer In-Situ Methoden charakterisiert. Ziel dieser Charakterisierung ist ein Kathodenmodell, welches auf einem physikalisch motivierten Ersatzschaltbild beruht. Mit Hilfe dieses Modells soll eine optimale Kathodenschicht gefunden werden.