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In dieser Studie wird der Einfluss des Ionomergehalts in IrO2/TiO2 Anodelektroden für einen Protonenaustauschmembran (PEM) Elektrolyseur untersucht (Nafion 212 Membran; 2,0 mgIr cm−2 / 0,35 mgPt cm−2 (Anode/Kathode)) und die Beiträge von ohmschen Verlusten, kinetischen Verlusten, Protonentransportverlusten in den Elektroden und Massetransportverlusten zur Gesamtelementspannung werden analysiert. Elektrolysetests werden mit einem intern entwickelten Hochdruckelektrolyseur bei einem Differenzdruck von bis zu 30 bar durchgeführt. Die beste Leistung wird für einen Ionomergehalt von 11,6 Gew.% und einer Zellenspannung von 1,57 V bei 1 A cm−2 und weniger als 2 V bei 6 A cm−2 (Umgebungsdruck, 80°C) erzielt. Leistungsverluste bei niedrigeren Ionomergehalten sind das Ergebnis eines höheren Protonenleitungswiderstands. Bei höheren Ionomergehalten können dagegen die Leistungsverluste auf eine Füllung des Elektrodenhohlraums durch Ionomer zurückgeführt werden, was zu einem höheren O2-Massentransportwiderstand, einem erhöhten elektronischen Kontaktwiderstand und einer elektrischen Isolation von Teilen des Katalysators durch Ionomer führt. Bei Hochdruckbetrieb steigt die Leistung, korrigiert durch die Verschiebung der Nernstspannung, mit dem H2-Druck und wir schlagen eine neue Erklärung für diesen Effekt vor.
Bernt et al. (Fri,) haben diese Frage untersucht.