SI/502962

Résumé

Die Implementierung von Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen (PEFCs) für den Schwerlastverkehr erfordert erhebliche Verbesserungen der Haltbarkeit und Kostensenkungen, die durch eine Verringerung der Pt-Beladung in PEFC-Anoden auf = 20 µgPt·cm-2 erreicht werden können, ohne deren Lebensdauer zu beeinträchtigen. Während die ultraschnelle Kinetik der H2-Oxidationsreaktion auf Pt darauf hindeutet, dass solche extrem niedrigen Pt-Beladungen keine nachteiligen Auswirkungen auf die Leistung der PEFC zu Beginn ihrer Lebensdauer haben sollten, ist ihr Einfluss auf die Haltbarkeit des Geräts noch weitgehend unerforscht. Dies ist besonders kritisch, wenn man die Ereignisse mit starkem H2-Mangel (GHS) berücksichtigt, die eine bestimmte Zelle innerhalb eines PEFC-Stacks beeinträchtigen können und vorübergehende Ausschläge auf sehr hohe Potentiale (> 1,5 V gegenüber der Standard-Wasserstoffelektrode (SHE)) auslösen, die aufgrund der Korrosion des Kohlenstoffträgers des Katalysators zu einer erheblichen Leistungsverschlechterung führen. Vor allem haben vorläufige Experimente am PSI gezeigt, dass GHS für PEFC-Anoden mit = 20 µgPt·cm-2 besonders schädlich ist, da die während dieser Ereignisse erreichten hohen Potentiale nicht sofort nach Wiederherstellung der H2-Versorgung abklingen und somit zu umfangreichen Anodenschäden führen. Aus diesem Grund wird im ersten Teil dieses Projekts detailliert untersucht, wie die Betriebsbedingungen (wie Temperatur oder H2-Druck) und die Anodenkomponenten (z. B. Vorhandensein/Fehlen eines O2-Entwicklungskatalysators) die Dauer dieses Zustands mit hohem Potential und die daraus resultierende Beeinträchtigung der PEFC-Leistung beeinflussen.Anschließend befasst sich der zweite Teil mit der Synthese, der Zellimplementierung und der elektrochemischen Prüfung eines neuartigen C-freien Katalysators vom Typ TiO2-Kern/Pt-Hülle (TiO2@Pt) mit einer Ti-Oxid-Beschichtung, der diesen eingeschlossenen Zustand beseitigen und gleichzeitig die Herstellung von Anoden mit = 20 µgPt·cm-2 ermöglichen soll.