在膜电极组件中功能退化和穿孔结构缺陷的空间分辨率差异化,使用与扩散电池合的DC-SECMM
Susanne Thiel1, Maik Eichelbaum1
1Institute for Applied Hydrogen Research, Electro- and Thermochemical Energy Systems (H2Ohm), Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm, Prinzregentenufer 47, 90489 Nuremberg, Germany.
ACS measurement science au
|October 20, 2025
概括
一种新的扫描电化学显微镜方法精确地定位燃料电池中膜损伤的位置. 这种技术有助于开发更耐用的材料,用于聚合物电解质膜燃料电池和水电解剂.
科学领域:
- 电化学 电化学 电化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
背景情况:
- 了解膜退化是延长聚合物电解质膜 (PEM) 燃料电池 (PEMFC) 和水电解剂 (PEMWE) 寿命的关键.
- 膜电极组件 (MEAs) 内的局部退化过程显著影响设备的寿命.
研究的目的:
- 开发一种空间分辨的分析方法,用于区分老年PEM膜中的功能和结构退化.
- 为在现实的操作条件下评估膜完整性提供一个工具.
主要方法:
- 使用扫描电化学显微镜 (SECM) 结合流通扩散细胞 (DiffC-DC-SECM).
- 用铁化物和质子作为氧化还原媒介用于空间分辨率分析.
- 执行了在正极电位上进行的SECM扫描,以评估质子导电性,并在阳极电位上进行扫描,以可视化结构损伤.
主要成果:
- 成功地将质子导电性 (功能性) 与结构损伤 (如各种膜类型的裂和洞) 区分开来.
- 在原始的PEM,具有人工缺陷的催化剂涂层膜 (CCM),化学老化的CCM和经营PEMFC老化的MEA上验证了该技术.
- 证明了用于膜完整性测试的高局部分辨率.
结论:
- DiffC-DC-SECM是一种强大的技术,用于在PEMFC和PEMWE中进行局部膜完整性测试.
- 该方法通过识别特定的退化机制,使得开发更耐用的材料成为可能.
- 促进现实的运行条件测试,以改善长期性能.
