Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Extending the passive region of CrFeNi-based high entropy alloys by including Ta or W
Uppsala University, Department of Chemistry – Ångström Laboratory, Uppsala University, Uppsala, Sweden.
Jönköping University, School of Engineering, JTH, Materials and Manufacturing. RISE Research Institutes of Sweden, Division Safety and Transport, Electrification and Reliability, Borås, Sweden.ORCID iD: 0000-0002-2788-960x
Uppsala University, Department of Chemistry – Ångström Laboratory, Uppsala University, Uppsala, Sweden.
Division of Solar Cell Technology, Department of Materials Science and Engineering, Uppsala University, Uppsala, Sweden.
Show others and affiliations
(English)Manuscript (preprint) (Other academic)
National Category
Materials Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:hj:diva-60336OAI: oai:DiVA.org:hj-60336DiVA, id: diva2:1756103
Available from: 2023-05-10 Created: 2023-05-10 Last updated: 2023-05-10
In thesis
1. Durability evaluation of PEM fuel cell components
Open this publication in new window or tab >>Durability evaluation of PEM fuel cell components
2023 (English)Doctoral thesis, comprehensive summary (Other academic)
Abstract [en]

Proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) are used to convert hydrogen and oxygen to electricity, heat, and water. There are no greenhouse gas emissions, given that the hydrogen is produced from renewable sources, such as water electrolysis from wind, hydro or solar energy. PEMFCs can be found on the commercial market today, predominantly in applications such as forklifts, passenger cars and combined heat and power units. The PEMFC is a new technology, and there are hurdles to overcome, mainly with regard to price and durability.

In this work, two PEMFC components are the main focus: the bipolar plate and the catalyst. For the bipolar plate, the effect of defects from fabrication is investigated to further understand the critical factors for corrosion and how to avoid it. Droplets from laser cutting and cracks in the coating due to the forming of pre-coated plates are both identified as possible sources of corrosion. However, by correct design, both can be avoided or made less critical. Laser welding stainless steel 304 is, on the other hand, found not to be a source of corrosion under simulated PEMFC bipolar plate conditions. Furthermore, tailoring the properties of a multicomponent alloy coating by additions of Ta and W is explored to stabilise the coating at higher potentials in the acidic environment of the PEMFC. Ta is found to achieve a protective passive layer at a lower concentration than W. However, it does significantly increase the interfacial contact resistance. One-step synthesis of a ternary alloy by electrodeposition is studied for the catalyst to allow for facile screening of new alloy compositions, both in- and ex-situ. The ternary alloy gives comparable results to the binary alloy even at lower Pt content.

As the PEMFC has entered the commercial market relatively quickly, there is a lack of standardised tests, both on the component and system level. The procedure for testing the interfacial contact resistance of the bipolar plate is studied in detail, and the methodology is further developed to ensure reliable and comparable results.

Abstract [sv]

Protonledande polymermembranbränsleceller (PEMFCs) används för att omvandla vätgas och syrgas till elektricitet, värme och vatten. Om vätgasen produceras på ett förnybart sätt, till exempel genom vattenelektrolys driven med sol, vind eller vattenkraft, sker det inga utsläpp av växthusgaser. Redan idag finns PEMFCs på den kommersiella marknaden. Huvudsakligen används de i applikationer som gaffeltruckar, personbilar och kraftvärmeapplikationer. Eftersom PEMFCs är en relativt ny teknik, finns det fortfarande ett behov för utveckling, speciellt när det kommer till kostnad och livslängd.

Två PEMFC komponenter har varit huvudfokus för detta arbete: den bipolära plattan och katalysatorn. För den bipolära plattan studeras effekten av defekter från produktionen på korrosionsbeständigheten. Både droppar av smält metall från laserskärning och sprickor i beläggningen från formning av förbelagd plåt kan initiera korrosion på den bipolära plattan. Dock, kan båda defekterna undvikas vid korrekt design av plattan. Däremot visar det sig att lasersvetsar i rostfritt stål 304 utan beläggning inte initierar korrosion i ett simulerat PEMFC-miljö. I tillägg utforskas möjligheten att utvidga det passiva området för en multikomponentlegering genom tillsatser av Ta och W. Ta bildar ett stabilt passivskikt vid lägre halter jämfört med W, dock ökar kontaktresistansen signifikant. För katalysatorn studeras elektroplätering av en ternär legering direkt på gasdiffusionsskiktet för enkel screening av nya legeringar för katalysatorn. Den ternära legeringen ger jämförbar prestanda med den binära, även vid låga Pt halter.

Allt eftersom PEMFC har kommersialiserats ökar fokuset på utveckling av standardiserade prov, både på komponent och systemnivå. Metodologin för att mäta kontaktresistansen för bipolära plattor vidareutvecklas i detta arbete för att säkra pålitliga och repeterbara mätningar.

Place, publisher, year, edition, pages
Jönköping: Jönköping University, School of Engineering, 2023. p. 85
Series
JTH Dissertation Series ; 078
Keywords
Proton exchange membrane fuel cell, bipolar plate, corrosion, interfacial contact resistance, electrocatalysis, Polymermembranbränsleceller, bipolära plattor, korrosion, kontaktresistans, katalys
National Category
Materials Engineering
Identifiers
urn:nbn:se:hj:diva-60339 (URN)978-91-87289-88-0 (ISBN)978-91-87289-89-7 (ISBN)
Public defence
2023-06-16, E1029 (Stora Enso), Tekniska högskolan, Jönköping, 10:00 (Swedish)
Opponent
Supervisors
Available from: 2023-05-10 Created: 2023-05-10 Last updated: 2023-05-10Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text in DiVA

Authority records

Mølmen, LiveLeisner, Peter

Search in DiVA

By author/editor
Mølmen, LiveLeisner, Peter
By organisation
JTH, Materials and Manufacturing
Materials Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 125 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf