Descripción del proyecto
Aumentar la durabilidad de los conjuntos de electrodos de membrana
Los conjuntos de electrodos de membrana para aplicaciones de pilas de combustible de gran potencia constituyen componentes críticos que convierten la energía química en energía eléctrica. El equipo del proyecto PEMTASTIC, financiado con fondos europeos, desarrollará una membrana recubierta de catalizador (MRC) de larga duración utilizando materiales innovadores y un método de diseño basado en modelos, con el objetivo de alcanzar una durabilidad de 20 000 horas y mantener una densidad de potencia de 1,2 W/cm2 con una carga de platino de 0,30 g/kW. En PEMTASTIC se analizarán los perfiles de las operaciones de los camiones para definir los protocolos de funcionamiento y los factores de estrés relevantes de las pilas de combustible, se llevarán a cabo pruebas de degradación en pilas diferenciales y se utilizará la caracterización fisicoquímica de los materiales para parametrizar los modelos de degradación. Se utilizarán modelos a escala micro y meso, así como modelos celulares en una y dos dimensiones, para abordar todos los parámetros de materiales y MRC, los cuales se adaptarán de forma iterativa por parte de los socios de la industria.
Objetivo
The R&D project PEMTASTIC aims to meet the key technical challenges to increase durability of MEAs for HD applications. These challenges are approached with a combination of model-based design and the development of a durable CCM using innovative materials tailored for heavy duty operation at high temperature (105°C). The quantitative targets correspond to a durability of 20,000 hours maintaining a state-of the art power density of 1.2 W/cm2@0.65 V at a Pt loading of 0.30 g/kW.
Truck mission profiles will be analyzed (Symbio) in order to define relevant FC operation protocols and stressors. Degradation tests will be carried out in differential cells and will be assisted by physical-chemical material characterization to assure well defined data required for parametrization of degradation models (CEA, DLR). A combination of micro- and mesoscale models as well as 1D and 2D cell models (ZHAW, DLR) will capture the impact of material parameters on performance and durability and will address all material and CCM parameters which will be iteratively adapted by industry partners. The materials which will be implemented and adapted are advanced corrosion resistant supports (Imerys) combined with a novel catalyst deposition technique (Heraeus) to mitigate for ECSA loss. Prototype Nafion ionomers and membranes with high conductivity in dry conditions will be used (Chemours). Eventually, an improved cathode catalyst layer will be designed considering Pt particle size distribution and superior catalyst ionomer interaction (IRD). The selection of a commercial GDL will consider accommodation of a wide range of operating conditions.
The final MEA and the concept of model-based MEA development will be validated in a short stack at TRL4 (Symbio). As additional outcomes, implications on system management and on the BoP components will be drawn, and the reduced computational demand for degradation modelling will facilitate fast health assessment and performance prediction.
Ámbito científico
Palabras clave
Programa(s)
- HORIZON.2.5 - Climate, Energy and Mobility Main Programme
Régimen de financiación
HORIZON-JU-RIA - HORIZON JU Research and Innovation ActionsCoordinador
51147 Koln
Alemania