Contact and Performance of Low Anode Loading CCMs for PEM Water Electrolysis at Different Clamping Pressures
Notice bibliographique
Résumé
Reducing the anodic loading of the catalyst-coated membrane (CCM) is necessary for upscaling low-cost PEM electrolyzers. Various studies show that good cell performance is attainable with low-loading CCMs. 1 For this, effective electrical contact between the anodic porous transport layer and CCM is necessary to increase CCM utilization, as electric in-plane conduction inside the catalyst layer is reduced. 2, 3 The cell clamping pressure and mechanical pressure distribution affect the electric contact between the anodic porous transport layer and the catalyst layer. 4 The impact of the cell clamping pressure on low-loading CCMs is shown in this work. Anodic loadings of the CCM, varied down to 0.11 mg/cm², are electrochemically characterized, with particular emphasis on the effects of varying clamping pressure. Also, different porous transport layers and flow fields are applied to study the impact of the cell setup on the overall cell performance. The clamping pressure is gradually increased from 1 MPa to 6 MPa and post mortem SEM images are recorded. A 2D CCM model is used to explain the results from the electrochemical characterization. Both kinetic and ohmic losses are affected by the IrOx-loading. The exchange current density varies with the loading but appears to be relatively insensitive to the clamping pressure. The HFR, on the other hand, appears to be higher and more sensitive to the clamping pressure with decreased loadings (Fig. 1a). Increased HFR values can be explained by inhomogeneous CCM utilization, mostly due to low electric in-plane aCL conductivity. References [1] C. Wang, K. Lee, C. P. Liu, D. Kulkarni, P. Atanassov, X. Peng and I. V. Zenyuk, International Materials Reviews, 69 (1), 3–18 (2024). [2] E. Padgett, G. Bender, A. Haug, K. Lewinski, F. Sun, H. Yu, D. A. Cullen, A. J. Steinbach and S. M. Alia, J. Electrochem. Soc., 170 (8), 84512 (2023). [3] M. F. Ernst, V. Meier, M. Kornherr and H. A. Gasteiger, J. Electrochem. Soc., 171 (7), 74511 (2024). [4] A. Martin, P. Trinke, M. Stähler, A. Stähler, F. Scheepers, B. Bensmann, M. Carmo, W. Lehnert and R. Hanke-Rauschenbach, J. Electrochem. Soc., 169 (1), 14502 (2022). The authors gratefully acknowledge funding by BMBF in the framework of project DERIEL, FKZ 03HY122G, and NEO-PEM-KLX, FKZ 03SF0762A, as well as André Koch and the Solar Energy Research Hamelin (ISFH) for recording the SEM images. Figure 1
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».