A Comparative Study of Dynamic Load Response of High Temperature PEM Fuel Cells

Abstract

Vysokoteplotní vodíkové palivové články s polymerní membránou na bázi PBI dopované kyselinou fosforečnou představují perspektivní přístup ve vývoji vodíkových technologií. Zvýšená pracovní teplota (160–200°C) pozitivně ovlivňuje imunitu katalytické vrstvy vůči kontaminaci paliva, zvýšuje kinetiku reakcí na elektrodách, usnadňuje využití produkovaného tepla a zjednodušuje vodní hospodářství díky absenci kapalné vody v systému. Ve studii byl proveden akcelerovaný test, jehož desing vyplývá z doporučení DoE (USA), a předmětem studie byly dvě sestavy membrán a elektrod (MEA) od odlišných výrobců (FuMA-Tech, Danish Power Systems). Před akcelerovaným testem byly určeny výkonové charakteristiky každé MEA. Rezistivita MEA byla zjištěna pomocí elektrochemické impedanční spektroskopie. Získaná data byla dále předmětem numerické studie založené na ekvivalentním okruhu (Voigtova struktura v sérii sCPE). Studie ukazuje potenciál vysokoteplotních palivových článků v aplikaci, kde dochází k časté změně produkovaného výkonu. Dále bylo zjištěno, že nízké počty opakování smyčky akcelerovaného testu příliš nezatěžují MEA a pozorovaná degradace nebyla výrazná. Zvýšením počtu opakování smyčky akcelerovaného testu se projevilo zvýšenou degradací a snížením produkovaného výkonu. Studie předkládá data, která mohou být využita pro další zlepšení diagnostiky palivových článků.