Bereits im April 2012 wurde im HZwei Magazin ein Stackkonzept für PEM-Brennstoffzellen vorgestellt, bei dem im Gegensatz zu der heute üblichen bipolaren Zellenanordnung mit mechanischer Verpressung Einzelzellen über ein Hydraulikmedium verpresst werden. Die Vorteile der homogenen Verpressung und Temperierung der Zellen wurden hierbei herausgestellt. Zwischenzeitlich ist basierend auf diesem Ansatz das Labormuster eines PEM-Elektrolyseurs entwickelt worden, bei dem der produzierte Wasserstoff oder auch der Sauerstoff mit hohen Ausgangsdrücken, z.B. auf einem für Power-2-Gas-Anlagen günstigem Druckniveau, direkt bereitgestellt werden kann.
This experimental work deals with the preparation and investigation of PEM fuel cell electrodes, which are obtained using Graphene Related Material (GRM) serving as catalyst support material for platinum nanoparticles. The applied GRM belong to the group of carbon nanofibers and exhibits a helical-ribbon structure with dimensions of 50 nm in diameter and an average length up to a few µm. Furthermore, utilized GRM provide a superior graphitisation degree of about 100 %, which leads to both high corrosion resistance and low ohmic resistance. Material stability plays one of the main roles for long term fuel cell operation, whereby a great electrical catalyst contact combined with high specific surface area yields in high fuel cell performances.
Prior to GRM dispersion and deposition onto a gas diffusion layer, the graphene structures are functionalized by oxygen plasma treatment. Through this step, functional oxygen groups are generated onto the GRM outer surface providing an improved hydrophilic behaviour and facilitating the GRM suspension preparation. In addition, the oxygen groups act as anchors for platinum nanoparticles which are subsequently deposited onto the GRM surface through a pulse electrodeposition process.
Membrane electrode assemblies produced with the prepared electrodes are investigated in-situ in a PEM fuel cell test bench.