Descrizione del progetto
Aumentare la durata degli assemblati membrana elettrodo
Gli assemblati membrana elettrodo per le applicazioni di celle a combustibile per impieghi gravosi sono componenti critici che convertono l’energia chimica in energia elettrica. Il progetto PEMTASTIC, finanziato dall’UE, svilupperà una membrana rivestita di catalizzatore durevole utilizzando materiali innovativi e un approccio progettuale basato su modelli, con l’obiettivo di ottenere una durata di 20 000 ore e di mantenere una densità di potenza di 1,2 W/cm2 con un carico di platino di 0,30 g/kW. PEMTASTIC analizzerà i profili di utilizzo dei camion per definire i protocolli di funzionamento delle celle a combustibile e i fattori di stress rilevanti, condurrà test di degradazione in celle differenziali e utilizzerà la caratterizzazione fisico-chimica dei materiali per parametrizzare i modelli di degradazione. Per definire tutti i parametri dei materiali e della membrana rivestita di catalizzatore saranno utilizzati modelli su micro e mesoscala e modelli di celle 1D e 2D, che saranno adattati iterativamente dai partner industriali.
Obiettivo
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.
Campo scientifico
Parole chiave
Programma(i)
- HORIZON.2.5 - Climate, Energy and Mobility Main Programme
Meccanismo di finanziamento
HORIZON-JU-RIA - HORIZON JU Research and Innovation ActionsCoordinatore
51147 Koln
Germania