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  5. Investigation of Porous Metal-Based 3D-Printed Anode GDLs for Tubular High Temperature Proton Exchange Membrane Fuel Cells
 
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2020
Zweitveröffentlichung
Artikel
Verlagsversion

Investigation of Porous Metal-Based 3D-Printed Anode GDLs for Tubular High Temperature Proton Exchange Membrane Fuel Cells

File(s)
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Hauptpublikation
materials-13-02096-v2.pdf
CC BY 4.0 International
Format: Adobe PDF
Size: 11.92 MB
TUDa URI
tuda/6593
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-166307
DOI
10.26083/tuprints-00016630
Autor:innen
Bermúdez Agudelo, María Catalina ORCID 0000-0002-0507-694X
Hampe, Manfred
Reiber, Thorsten ORCID 0000-0002-7277-0675
Abele, Eberhard
Kurzbeschreibung (Abstract)

A high-temperature proton exchange membrane fuel cell (HT-PEMFC) conventionally uses a planar design with carbon-based substrates as the gas diffusion layer (GDL) materials. However, the metal-based substrates allow for alternative designs. In this study, the applicability of porous thin-walled tubular elements made of 316L stainless steel as the anode GDL in a multi-layer tubular HT-PEMFC was investigated. The anode GDLs were fabricated via powder bed fusion using a laser beam (PBF-LB) process with defined porosities (14% and 16%). The morphology of the porous elements was compared using scanning electron microscopy (SEM) micrographs. The influence of the porosity on the fuel cell performance was evaluated through electrochemical characterization and a short-term stability test (45 h) in a commercial test station operated at 160 °C and ambient pressure, using hydrogen as the fuel and air as the oxidant. The results showed that the fuel cell manufactured upon the anode GDL with a porosity of 16% had a higher performance with a peak power density of 329.25 W/m² after 5 h of operation at 125.52 A/m² and a voltage degradation rate of 0.511 mV/h over the stability test period. Moreover, this work indicates that additive manufacturing could be a useful tool for further fuel cell development.

Freie Schlagworte

additive manufacturin...

gas diffusion layer (...

high-temperature prot...

MEA preparation

porosity

powder bed fusion usi...

tubular design

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
16 Fachbereich Maschinenbau > Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW)
16 Fachbereich Maschinenbau > Fachgebiet für Thermische Verfahrenstechnik (TVT)
16 Fachbereich Maschinenbau > Fachgebiet Nano- und Mikrofluidik (NMF)
DDC
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Materials
Jahrgang der Zeitschrift
13
Heftnummer der Zeitschrift
9
ISSN
1996-1944
Verlag
MDPI
Ort der Erstveröffentlichung
Basel
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2020
Verlags-DOI
10.3390/ma13092096
PPN
513690697
Zusätzliche Infomationen
This article belongs to the Section Energy Materials

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