DE10345030A1 - Membrane-electrode arrangement (MEA) for a polymer electrolyte fuel cell (PEMFC) including a gas diffusion electrode and a hydrophobizing agent useful for PEMFC - Google Patents

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Abstract

Membrane-electrode arrangement (MEA) for polymer electrolyte fuel cell (PEMFC) with >=1 gas diffusion electrode (GDE), with catalyst layer, >=1 first and second gas diffusion sites (GDS), where catalyst layer is located between polymer electrolyte membrane (PEM), first GDS is adjacent to second GDS, second GDS is 150-250 micron thick and contains about 5-30 wt.% hydrophobization agent.

Description

Die Erfindung betrifft eine Membran-Elektroden-Anordnung für eine Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzelle mit verbessertem Kaltstartverhalten.The The invention relates to a membrane electrode assembly for a polymer electrolyte membrane fuel cell with improved cold start behavior.

In Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen (kurz: PEMFC; FC für fuel cell) werden im Allgemeinen Gasdiffusionselektroden (kurz: GDE) als Elektroden (Anode und Kathode) zwischen einer Polymerelektrolytmembran (kurz: PEM) und einer Separatorplatte, z.B. Bipolarplatte, eingesetzt. Die GDE haben u.a. die Funktion, den bei der elektrochemischen Reaktion in der PEMFC erzeugten elektrischen Strom abzuleiten und die Reaktionsstoffe (z.B. Brennstoff, Oxidationsmittel, Wasser usw.) durchdiffundieren zu lassen. Die GDE weisen im Allgemeinen eine oder mehrere Gasdiffusionslagen (kurz: GDL) auf, sowie eine Katalysatorschicht an der die elektrochemische Reaktion stattfindet. Die GDL haben dabei u.a. die Aufgabe, Brennstoff oder Oxidationsmittel gleichmäßig auf die Katalysatorschicht zu verteilen.In Polymer electrolyte membrane fuel cells (short: PEMFC; FC for fuel cell) Generally, gas diffusion electrodes (GDE for short) are used as electrodes (Anode and cathode) between a polymer electrolyte membrane (short: PEM) and a separator plate, e.g. Bipolar plate, inserted. The GDE have u.a. the function of the electrochemical reaction in the PEMFC generate electrical current and dissipate the reactants (e.g., fuel, oxidizer, water, etc.) allow. The GDEs generally have one or more gas diffusion layers (in short: GDL), as well as a catalyst layer at the electrochemical Reaction takes place. The GDL have u.a. the task of fuel or oxidizing agent evenly to disperse the catalyst layer.

Bei der elektrochemischen Reaktion in einer PEMFC entsteht als Reaktionsprodukt Wasser. Dieses wird während des Betriebs der PEMFC normalerweise in gasförmigem Zustand durch die Poren der GDE abtransportiert. Fallen jedoch die Temperaturen in der Brennstoffzelle, beispielsweise nach dem Abschalten bei niedrigen Umgebungstemperaturen, so kann das in den Poren der GDE vorhandene Wasser ein ernstes Problem darstellen. Das Wasser kann dann auskondensieren oder sogar, bei Umgebungstemperaturen unter dem Gefrierpunkt, fest werden und die Poren der GDE bzw. GDL in flüssiger oder fester Form verstopfen. In diesem Fall ist der Transport der Reaktionsstoffe durch die GDE zur katalytisch aktiven Schicht beeinträchtigt oder gar blockiert. Die Folgen können sein, dass die Leistung einer PEMFC im Betrieb einbricht, dass der Versuch, die PEMFC bei niedrigen Temperaturen zu starten, fehlschlägt oder sogar dass die GDE durch Gefriersprengung beschädigt wird.at the electrochemical reaction in a PEMFC is formed as a reaction product Water. This is going on during operation of the PEMFC normally in a gaseous state through the pores the GDE transported away. However, if the temperatures in the fuel cell fall, for example, after switching off at low ambient temperatures, so the water present in the pores of the GDE can be a serious problem represent. The water can then condense or even, at Ambient temperatures below freezing, solidify and the Pores of the GDE or GDL in liquid or clog solid form. In this case, the transport is the Reactants impaired by the GDE to the catalytically active layer or even blocked. The consequences can be that breaks the performance of a PEMFC in the operation that the Attempting to start the PEMFC at low temperatures fails or even that the GDE is damaged by freezing.

Im Stand der Technik ist die Problematik von kondensierendem oder gefrierendem Wasser in der GDE einer MEA bekannt. In dem US-Patent 6,306,536 B1 (Ballard Power Systems) wird diesbezüglich beispielsweise eine elektrochemische Zelle mit porösen Elektroden vorgeschlagen, wobei in den Poren ein Imprägniermittel vorhanden ist, vorzugsweise eine perfluorierte organische Säure wie z.B. Nafion (Fa. DuPont) mit einem EW-Wert von 1100 g/mol. Das Imprägniermittel wirkt, indem es sich in den Poren einer GDE absetzt und dadurch das innere Volumen der Poren, in dem sich Wasser absetzen kann, verringert, oder indem es wie ein Frostschutzmittel wirkt. Das Imprägniermittel selbst gefriert dabei vorzugsweise erst bei sehr tiefen Temperaturen und zeigt dann keine Volumenausdehnung. Dadurch wird erreicht, dass in den Poren keine oder zumindest weniger Substanzen vorhanden sind, die beim Gefrieren eine Volumenausdehnung erfahren und dadurch die Poren aufsprengen (Gefriersprengung). Außerdem wird ein Verfahren zur Verhinderung der Gefriersprengung einer GDE angegeben. US 6,306,536 B1 beschäftigt sich nur mit dem Problem der Gefrierdegradation einer MEA bzw. einer GDE. Nachteilig an diesem Ansatz ist jedoch, dass durch die Verwendung von hydrophilen Substanzen als Imprägniermittel Wasser in der GDE gespeichert und kaum aus der GDE getrieben wird, wodurch die Gefahr der Verstopfung der Poren durch flüssiges und festes Wasser bestehen bleibt. Auch gibt US 6,306,536 B1 keine Hinweise zur Verbesserung des Kaltstartverhaltens einer MEA.In the prior art, the problem of condensing or freezing water in the GDE of an MEA is known. For example, US Pat. No. 6,306,536 B1 (Ballard Power Systems) proposes an electrochemical cell with porous electrodes, wherein an impregnating agent is present in the pores, preferably a perfluorinated organic acid such as Nafion (DuPont) with an EW value of 1100 g / mol. The impregnating agent works by settling in the pores of a GDE and thereby reducing the internal volume of the pores in which water can settle, or by acting as an antifreeze. The impregnating agent itself preferably freezes only at very low temperatures and then shows no volume expansion. This ensures that no or at least less substances are present in the pores, which experience a volume expansion during freezing and thereby burst open the pores (freezing blast). In addition, a method for preventing the freezing of a GDE is specified. US 6,306,536 B1 deals only with the problem of freeze degradation of an MEA or a GDE. A disadvantage of this approach, however, is that stored by the use of hydrophilic substances as impregnating water in the GDE and hardly driven out of the GDE, whereby the risk of clogging of the pores by liquid and solid water remains. Also there US 6,306,536 B1 No hints for improving the cold start behavior of an MEA.

Ausgehend von diesem Stand der Technik war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine MEA zur Verfügung zu stellen, die ein verbessertes Kaltstartverhalten aufweist.outgoing From this prior art, it was an object of the present invention Invention, an MEA available to provide, which has an improved cold start behavior.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demgemäss eine Membran-Elektroden-Anordnung (MEA) für eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle (PEMFC) mit wenigstens einer Gasdiffusionselektrode (GDE), die eine Katalysatorschicht, zumindest eine erste und eine zweite Gasdiffusionslage (GDL) aufweist, wobei die Katalysatorschicht zwischen einer PEM und der ersten GDL angeordnet ist und die erste GDL an eine zweite GDL angrenzt. Erfindungsgemäß weist die zweite GDL eine Dicke von 150 bis 250 μm auf und enthält ein Hydrophobierungsmittel im Bereich von 5 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die zweite GDL. Außer der ersten GDL und der zweiten GDL kann die GDE noch weitere GDL aufweisen, wobei eine etwaige dritte GDL an die zweite GDL angrenzt und eine etwaige vierte GDL an die dritte GDL usw.. Die erfindungsgemäße GDE kann auch noch weitere Schichten aufweisen, die weitere Funktionen erfüllen.object Accordingly, the present invention is a membrane-electrode assembly (MEA) for a polymer electrolyte fuel cell (PEMFC) having at least one Gas diffusion electrode (GDE), which is a catalyst layer, at least a first and a second gas diffusion layer (GDL), wherein the catalyst layer is disposed between a PEM and the first GDL and the first GDL is adjacent to a second GDL. According to the invention the second GDL has a thickness of 150 to 250 μm and contains a hydrophobing agent in the range of 5 to 30 wt .-%, based on the second GDL. Except the first GDL and the second GDL, the GDE may have other GDLs, wherein a third GDL adjacent to the second GDL and a any fourth GDL to the third GDL, etc. The GDE according to the invention can also have other layers that fulfill other functions.

Die zweite GDL ist dabei vorzugsweise grobporös ausgebildet, mit mittleren Porendurchmessern > 1 μm, während die erste GDL vorzugsweise feinporös ausgebildet ist, mit mittleren Porendurchmessern ≤ 1 μm.The second GDL is preferably coarsely porous, with medium Pore diameters> 1 μm, while the first GDL preferably finely porous is formed, with average pore diameters ≤ 1 micron.

Die erste GDL kann beispielsweise aus einem leitfähigen organischen Material, wie z.B. Ruß, Aktivkohle, Graphit und der gleichen oder einer Kombination daraus, gebildet sein, das mit einem Hydrophobierungsmittel vermischt ist.The For example, first GDL may be made of a conductive organic material. such as. Soot, Activated carbon, graphite and the like or a combination thereof, be formed, which is mixed with a hydrophobing agent.

Die zweite GDL kann beispielsweise aus einem grobporösen Substrat gebildet sein, das mit einem Hydrophobierungsmittel behandelt ist. Als Substrate sind beispielsweise geeignet: Graphit- oder Kohlefaserpapiere, Filze, Vliese oder Gewebe aus Kohlefasern und dergleichen. Besonders geeignet sind beispielsweise AvCarb Carbon Fabric, AvCarb Carbon Paper, z.B. AvCarb Grade – P50 Carbon Fiber Paper, oder Gelege aus AvCarb Milled Carbon Fibers der Firma Ballard Material Products, die beispielsweise z.T. auch in unterschiedlichen Dicken kommerziell erhältlich sind.The second GDL may for example be formed from a coarsely porous substrate, which is treated with a hydrophobing agent. As substrates are suitable for example: graphite or carbon fiber papers, felts, Fleeces or fabrics of carbon fibers and the like. Particularly suitable For example, AvCarb Carbon Fabric, AvCarb Carbon Paper, e.g. AvCarb Grade - P50 Carbon Fiber Paper, or scrim made of AvCarb Milled Carbon Fibers the company Ballard Material Products, for example, z.T. also in different thicknesses are commercially available.

Sowohl die erste, als auch die zweite GDL können weitere chemische Komponenten enthalten.Either the first as well as the second GDL can contain further chemical components contain.

Die erfindungsgemäße MEA kann auch bei tiefen Temperaturen, insbesondere unter 0 °C bis – 15 °C in Betrieb genommen werden und liefert bereits nach wenigen Sekunden eine Leistung, wie sie bei normalen Arbeitstemperaturen einer PEMFC von z.B. etwa 85 °C zu erwarten ist. Die erfindungsgemäße MEA weist damit ein gutes Kaltstartverhalten auf.The MEA according to the invention can even at low temperatures, in particular below 0 ° C to - 15 ° C in operation be taken and deliver a power within a few seconds, at normal working temperatures of a PEMFC of e.g. approximately 85 ° C too is expected. The MEA according to the invention has thus a good cold start behavior.

Ein Maß für die elektrische Leistung p einer Brennstoffzelle, bzw. der in sie eingebauten MEA, ist die Klemmspannung U der Zelle bei einer gegebenen Stromdichte i. Eine höhere Leistung steht im Zusammenhang mit einer höheren Klemmspannung U bei einer gegebenen Stromdichte i oder einer höheren Stromdichte i bei einer gegebenen Klemmspannung U. Die elektrische Leistung p einer MEA kann mit Hilfe ihrer i-U-Kennlinie quantifiziert bzw. graphisch dargestellt werden. Die elektrische Leistung p ergibt sich dabei aus der Multiplikation der Klemmspannung U mit der Stromdichte i: p = U·i. Das bedeu tet u.a., dass die elektrische Leistung p einer MEA umso besser ist, je größer die Fläche zwischen der i-U-Kennlinie und der Abszisse des i-U-Diagramms ist. Eine gute elektrische Leistung liegt beispielsweise etwa bei Werten für p ≥ 0,7 W/cm2 vor (bei etwa 1 bar Überdruck, 85 °C und üblichen Stöchiometrien).A measure of the electrical power p of a fuel cell, or the MEA built into it, is the terminal voltage U of the cell at a given current density i. Higher power is associated with a higher clamping voltage U at a given current density i or a higher current density i at a given clamping voltage U. The electrical power p of an MEA can be quantified using its iU characteristic. The electrical power p results from the multiplication of the terminal voltage U with the current density i: p = U · i. This means, among other things, that the larger the area between the iU characteristic and the abscissa of the iU diagram, the better the electrical power p of an MEA. For example, a good electrical power is present at values for p ≥ 0.7 W / cm 2 (at about 1 bar overpressure, 85 ° C and conventional stoichiometries).

Durch das gute Kaltstartverhalten der erfindungsgemäßen MEA kann der Aufwand für zusätzliche Beheizungsvorrichtungen für die MEA, bzw. für die Brennstoffzelle oder den Stack, in der oder in dem die MEA eingesetzt wird, eingeschränkt oder gar überflüssig werden. Dennoch vorhandene Beheizungsvorrichtungen können einfacher und kostengünstiger ausgelegt werden. Auch etwaige Trocknungsprozeduren zur vorsorglichen Entfernung von Wasser aus der MEA bei deren Abschalten können eingeschränkt werden, oder es kann sogar vollständig auf sie verzichtet werden, ohne dass Gefrierschäden an der MEA zu befürchten wären.By the good cold start behavior of the MEA according to the invention can be the cost of additional Heating devices for the MEA, respectively for the fuel cell or the stack in or in which the MEA is used is restricted or even become superfluous. Nevertheless, existing heating devices can be simpler and less expensive be interpreted. Also any drying procedures for the precautionary Removal of water from the MEA when it is switched off can be restricted or it may even be complete be waived without fear of freezing damage to the MEA.

Zwar ist es einerseits bevorzugt, wenn die zweite GDL möglichst dünn ist. Anderseits darf die zweite GDL auch nicht zu dünn sein, da sie einen wichtigen Beitrag zur Stützung der Struktur einer MEA leistet und eine MEA mit einer zu dünnen zweiten GDL leicht beschädigt wird, beispielsweise durch Zerreißen. In diesem Zusammenhang haben sich insbesondere MEAs, die eine zweite GDL mit einer Dicke von 180 bis 235 μm aufweisen, vorzugsweise von 200 bis 220 μm, als besonders geeignet erwiesen.Though On the one hand, it is preferable if the second GDL is possible is thin. On the other hand, the second GDL should not be too thin as it is an important one Contribution to the support the structure of an MEA and an MEA with too thin a second one GDL slightly damaged is, for example, by tearing. In this context In particular, MEAs that have a second GDL with a thickness from 180 to 235 μm have, preferably from 200 to 220 microns, proved to be particularly suitable.

Mit dem Hydrophobierungsmittel kann für Wasser die Tendenz geschaffen werden, die zweite GDL und insbesondere die MEA zu verlassen. Durch einen zu hohen Anteil an Hydrophobierungsmittel können andererseits Eigenschaften der GDL wie z.B. die elektrische Leitfähigkeit beeinträchtigt werden. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die zweite GDL ein Hydrophobierungsmittel im Bereich von 5 bis 15 Gew.-% enthält, bezogen auf die zweite GDL, vorzugsweise im Bereich von 9 bis 12 Gew.-%.With The hydrophobizing agent can create a tendency for water leave the second GDL and in particular the MEA. By On the other hand, too high a proportion of water repellents can be used Properties of the GDL such as e.g. the electrical conductivity impaired become. It has proved to be advantageous if the second GDL contains a hydrophobing agent in the range of 5 to 15 wt .-%, based to the second GDL, preferably in the range of 9 to 12 wt .-%.

Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die erste GDL im Vergleich zum Stand der Technik eine geringere Flächenbelegung mit einer kohlenstoffhaltigen Zubereitung aufweist und hydrophober ist. Die Flächenbelegung mit einer kohlenstoffhaltigen Zubereitung liegt dabei vorzugsweise im Bereich von 0,4 bis 0,9 mg/cm2, wobei die kohlenstoffhaltige Zubereitung ein Hydrophobierungsmittel im Bereich von 10 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die kohlenstoffhaltige Zubereitung, enthält.Furthermore, it has proved to be advantageous if the first GDL has a lower surface coverage of a carbonaceous preparation and is more hydrophobic compared to the prior art. The area occupancy with a carbonaceous preparation is preferably in the range from 0.4 to 0.9 mg / cm 2 , wherein the carbonaceous preparation contains a water repellent in the range of 10 to 50 wt .-%, based on the carbonaceous preparation.

Dabei hat es sich als noch vorteilhafter erwiesen, wenn die Flächenbelegung mit der kohlenstoffhaltigen Zubereitung im Bereich von 0,5 bis 0,8 mg/cm2 liegt, insbesondere im Bereich von 0,6 bis 0,7 mg/cm2.It has proved to be even more advantageous if the surface coverage of the carbonaceous preparation in the range of 0.5 to 0.8 mg / cm 2 , in particular in the range of 0.6 to 0.7 mg / cm 2 .

Die kohlenstoffhaltige Zubereitung enthält vorzugsweise kohlenstoffhaltige Partikel, insbesondere leitfähige Partikel aus Ruß, Aktivkohle, Graphit und dergleichen oder einer Kombination daraus.The Carbonaceous preparation preferably contains carbonaceous Particles, in particular conductive Particles of soot, Activated carbon, graphite and the like or a combination thereof.

Dabei ist es bevorzugt, wenn die kohlenstoffhaltige Zubereitung das Hydrophobierungsmittel im Bereich von 10 bis 35 Gew.-%, bezogen auf die kohlenstoffhaltige Zubereitung, enthält.It is preferred if the carbonaceous preparation, the water repellent in Be rich from 10 to 35 wt .-%, based on the carbonaceous preparation contains.

Als geeignete Hydrophobierungsmittel haben sich beispielsweise hydrophobe Polymere erwiesen, insbesondere Polyolefine, wie z.B. Polyethylen oder Polypropylen, fluorierte oder perfluorierte Polymere, wie z.B. Polytetrafluorethylen (PTFE), fluorierte oder perfluorierte Polyether und dergleichen oder eine Kombination daraus. Außerdem kommen fluorierte Kohlenstoffe wie z.B. Carbofluor der Firma Advanced Research Chemicals in Frage sowie Polysiloxane (Silicone). Besonders geeignet ist PTFE, wie z.B. Teflon der Firma DuPont.When suitable hydrophobizing agents have, for example, hydrophobic Polymers, in particular polyolefins, such. polyethylene or polypropylene, fluorinated or perfluorinated polymers, e.g. Polytetrafluoroethylene (PTFE), fluorinated or perfluorinated polyethers and the like or a combination thereof. There are also fluorinated carbons such as. Carbofluor the company Advanced Research Chemicals in question as well as polysiloxanes (silicones). Particularly suitable is PTFE, as e.g. Teflon from DuPont.

Die GDE können u.U. noch Reste von Verarbeitungshilfsmitteln enthalten, die aus dem Herstellungsprozess stammen. Dazu gehören beispielsweise Dispergiermittel, Porenbildner und/oder Verdickungsmittel, die aber während der Herstellung durch eine Temperaturbehandlung größtenteils wieder aus der GDE entfernt werden.The GDE can u.U. still contain remnants of processing aids that are made come from the manufacturing process. These include, for example, dispersants, Pore formers and / or thickeners, but during the Production by a temperature treatment mostly from the GDE be removed.

Die Katalysatorschicht enthält natürlich als wesentliche Komponente ein oder mehrere katalytisch aktive Metalle wie z.B. Pt oder Ru. Geeignet sind v.a. Kombinationen aus Pt oder einem Pt-Metall und einem oder mehreren Übergangsmetallen. Besonders geeignet sind z.B. Kombinationen aus Pt und Ru, Pt und Cr, Pt und Co sowie Pt und Fe. Als Katalysator bzw. katalysatorhaltiges Material können geträgerte und ungeträgerte Katalysatoren eingesetzt werden. Es finden auch Pt-freie Katalysatoren Anwendung. Als Pt-freie Katalysatoren sind solche bevorzugt, die mindestens ein Übergangsmetall und mindestens ein Chalkogen enthalten oder daraus bestehen, wobei das Übergangsmetall aus der 6. und/oder 8. Nebengruppe des Periodensystems ausgewählt ist. Besonders bevorzugt werden Ru-Chalkogenid-Komplexe eingesetzt. Außerdem enthält die Katalysatorschicht vorzugsweise ein Ionomer, das einen EW-Wert ≥ 1000 g/mol aufweist, wobei einen EW-Wert im Bereich von 700 bis 1000 g/mol bevorzugt ist. Die Katalysatorschicht kann darüber hinaus noch chemische Komponenten enthalten.The Catalyst layer contains Naturally as essential component one or more catalytically active metals such as. Pt or Ru. Suitable are v.a. Combinations of Pt or a Pt metal and one or more transition metals. Especially are suitable e.g. Combinations of Pt and Ru, Pt and Cr, Pt and Co as well as Pt and Fe. As a catalyst or catalyst-containing material can supported and unsupported Catalysts are used. There are also Pt-free catalysts Application. As Pt-free catalysts, those are preferred at least one transition metal and contain or consist of at least one chalcogen, wherein the transition metal is selected from the 6th and / or 8th subgroup of the periodic table. Particular preference is given to Ru-chalcogenide complexes used. Furthermore contains the catalyst layer is preferably an ionomer having an EW value ≥ 1000 g / mol having an EW value in the range of 700 to 1000 g / mol is preferred. The catalyst layer may also contain chemical components contain.

Bei dem Ionomer kann es sich beispielsweise um ein fluoriertes oder perfluoriertes, Sulfonsäuregruppen-haltiges Polymer handeln; ein Polymer auf Basis von Polysulfonen oder Polysulfon-Derivaten, z.B. PES oder PSU oder Polyarylethersulfone, wie sie z.B. in den nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldungen DE 10316318.2 , DE 10316317.4 und DE 10316323.9 (DaimlerChrysler) beschrieben sind; ein Polymer auf Basis von Polytrifluorstyrol, wie dies z.B. in EP 882 088 B1 (Ballard Power Systems) beschrieben ist; ein Polymer auf Basis von aromatischen Polyetherketonen, z.B. PEEK, PEK oder PEEKK, und dergleichen oder einer Kombination daraus.The ionomer may be, for example, a fluorinated or perfluorinated sulfonic acid group-containing polymer; a polymer based on polysulfones or polysulfone derivatives, for example PES or PSU or polyaryl ether sulfones, as described, for example, in the unpublished German patent applications DE 10316318.2 . DE 10316317.4 and DE 10316323.9 (DaimlerChrysler); a polymer based on polytrifluorostyrene, such as in EP 882 088 B1 (Ballard Power Systems); a polymer based on aromatic polyether ketones, eg PEEK, PEK or PEEKK, and the like, or a combination thereof.

Bevorzugt handelt es sich bei dem Ionomer jedoch um eine Perfluorsulfonsäure, z.B. Flemion (Fa. Asahi Glass), Aciplex (Fa. Asahi Kasei), Gore-Select (Fa. Gore) oder Ionomere der Firma Dow, die einen EW-Wert im Bereich von 700 bis 1000 g/mol aufweisen.Prefers however, the ionomer is a perfluorosulfonic acid, e.g. Flemion (Asahi Glass), Aciplex (Asahi Kasei), Gore-Select (Gore) or ionomers of the company Dow, which have an EW value in the range from 700 to 1000 g / mol.

Unter dem Ew-Wert wird das Äquivalentgewicht verstanden (englisch: equivalent weight; abgekürzt: EW). Für Nafion (Fa. Du-Pont) berechnet sich der EW-Wert hinsichtlich seiner Reaktion als mehrwertige Säure beispielsweise:

Figure 00080001
The Ew value is the equivalent weight (English: equivalent weight, abbreviated EW). For Nafion (Du-Pont), the EW value is calculated in terms of its reaction as a polybasic acid, for example:
Figure 00080001

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:in the The invention will be described below with reference to a drawing Embodiment explained in more detail. there demonstrate:

1 einen Schnitt durch eine schematisch dargestellte Membran-Elektroden-Anordnung gemäß der Erfindung in einer Explosionsdarstellung; 1 a section through a schematically illustrated membrane-electrode assembly according to the invention in an exploded view;

2 ein T-U-Diagramm mit T-U-Kennlinien zweier erfindungsgemäßer und zweier nicht erfindungsgemäßer (herkömmlicher) MEAs. 2 a TU diagram with TU characteristics of two inventive and two non-inventive (conventional) MEAs.

Erläuterungen zu den Figuren werden im Rahmen des nachfolgenden Beispiels gegeben.Explanations to the figures are given in the context of the following example.

Beispielexample

1 zeigt die Schichtanordnung einer erfindungsgemäßen MEA (1) in einer Explosionsdarstellung. In der Mitte der MEA (1) ist eine PEM (2) angeordnet. Diese ist zwischen einer anodenseitigen Katalysatorschicht (3) und einer kathodenseitigen Katalysatorschicht (3') angeordnet. An die Katalysatorschichten (3, 3') grenzt jeweils eine erste GDL (4, 4') an, woran jeweils eine zweite GDL (5, 5') angrenzt. In diesem Beispiel weist die MEA (1) nur jeweils zwei anodenseitige und kathodenseitige GDL auf. Weitere, daran angrenzende GDL sind jedoch prinzipiell möglich. 1 shows the layer arrangement of an MEA according to the invention ( 1 ) in an exploded view. In the middle of the MEA ( 1 ) is a PEM ( 2 ) arranged. This is between an anode-side catalyst layer ( 3 ) and a cathode-side catalyst layer ( 3 ' ) arranged. To the catalyst layers ( 3 . 3 ' ), a first GDL ( 4 . 4 ' ), to each of which a second GDL ( 5 . 5 ' ) adjoins. In this example, the MEA ( 1 ) only two anode side and cathode side GDL on each. However, other adjacent GDL are possible in principle.

Weitere übliche Details einer Brennstoffzelle, für die die MEA (1) verwendet werden kann, wie z.B. benachbarte Brennstoffzellen, Bipolarplatten, Brennstoffzellenstacks, Medienzuführungen und dergleichen, oder Details eines Brennstoffzellensystems, sind nicht dargestellt, dem Fachmann jedoch bekannt.Other common details of a fuel cell for which the MEA ( 1 ), such as adjacent fuel cells, bipolar plates, fuel cell stacks, media supplies, and the like, or details of a fuel cell system, are not shown but known to those skilled in the art.

Die Katalysatorschichten (3, 3') enthalten in diesem Beispiel Pt, das auf Kohlenstoff geträgert ist. Ferner ist als Ionomer Flemion der Firma Asahi Glass mit einem EW-Wert von 950 g/mol enthalten. Diese Zusammensetzung bewirkt, dass der Katalysator auch bei Anwesenheit von flüssigem Wasser bei Temperaturen im Bereich von 0 bis – 15 °C aktiv ist.The catalyst layers ( 3 . 3 ' ) in this example contain Pt supported on carbon. Also included as an ionomer Flemion the company Asahi Glass with an EW value of 950 g / mol. This composition causes the catalyst to be active even in the presence of liquid water at temperatures in the range of 0 to -15 ° C.

Die ersten GDL (4, 4') („carbon base") weisen in diesem Beispiel verhältnismäßig große, hydrophobe Poren auf. Dadurch wird die Austragung von vorhandenem flüssigen Wasser begünstigt, sodass die Poren bei Temperaturen unterhalb des Ge frierpunkts für Wasser nicht durch Bildung von Eis verstopft werden.The first GDL ( 4 . 4 ' In this example, "carbon base" has relatively large, hydrophobic pores, thereby favoring the discharge of existing liquid water, so that the pores are not clogged by formation of ice at temperatures below the freezing point for water.

Die zweiten GDL (5, 5') („backing") werden in diesem Beispiel von einem mit Teflon (Fa. DuPont) hydrophobierten Graphitpapier gebildet. Auch das begünstigt, wie oben beschrieben, die Austragung von vorhandenem flüssigen Wasser.The second GDL ( 5 . 5 ' In this example, "backing" is formed by a graphite paper hydrophobicized with Teflon (DuPont), which, as described above, also promotes the discharge of existing liquid water.

Für die Elektroden der vier MEAs, deren T-U-Kennlinien in 2 dargestellt sind, wurden folgende Materialien eingesetzt.For the electrodes of the four MEAs, their TU characteristics in 2 are shown, the following materials were used.

Für die PEM:
Gore-Select Membran der Firma Gore.For the PEM:
Gore-Select membrane from Gore.

Für die Katalysatorschicht:
Pt, geträgert auf Kohlenstoff; als Ionomer Flemion mit einem EW-Wert von 950 g/mol der Firma Asahi Glass oder Nafion der Firma DuPont mit einem EW-Wert von 1000 oder 1100 g/mol.For the catalyst layer:
Pt supported on carbon; as ionomer Flemion with an EW value of 950 g / mol from Asahi Glass or Nafion from DuPont with an EW value of 1000 or 1100 g / mol.

Für die erste GDL („Carbon base"):
Als leitfähiges organisches Material wurde C50-Leitfähigkeits-Ruß der Firma Chevron eingesetzt und als Hydrophobierungsmittel Teflon-Suspension B30 der Firma DuPont (30 Gew.-% Teflon in Wasser).For the first GDL ("Carbon base"):
C50 conductive carbon black from Chevron was used as conductive organic material and Teflon suspension B30 from DuPont (30% by weight Teflon in water) as hydrophobing agent.

Für die zweite GDL („Substrat"):
Graphitpapier TGP-H der Firma Toray mit den Dicken 300 μm (TGP-H-090) oder 210 μm (TGP-H-060); als Hydrophobierungsmittel wurde Teflon-Suspension B30 der Firma DuPont (30 Gew.-% Teflon in Wasser) eingesetzt.For the second GDL ("Substrate"):
Graphite paper TGP-H from Toray with a thickness of 300 μm (TGP-H-090) or 210 μm (TGP-H-060); Teflon suspension B30 from DuPont (30% by weight Teflon in water) was used as the hydrophobizing agent.

Mit diesen Materialien wurden vier MEAs hergestellt, wobei die MEAs mit den Elektroden (6) oder (7) erfindungsgemäß sind und die MEAs mit den Elektroden (8) oder (9) nicht erfindungsgemäß: Tabelle 1:

Figure 00120001
Four MEAs were made with these materials, with the MEAs containing the electrodes ( 6 ) or ( 7 ) and the MEAs with the electrodes ( 8th ) or ( 9 ) not according to the invention: Table 1:
Figure 00120001

Die generelle Herstellung einer Schichtanordnung wie in 1 dargestellt kann beispielsweise der internationalen Anmeldung WO 02/35620 A2 (DaimlerChrysler) oder WO 02/095857 A1 (DaimlerChrysler) entnommen werden. Eine bevorzugte MEA umfasst eine Anode und eine Kathode, wobei zumindest Anode und/oder Kathode als GDE ausgebildet ist, und die GDE mindestens zwei GDL aufweist, mindestens zwei Katalysatorschichten und mindestens eine PEM. Andere MEA-Zusammensetzungen sind ebenfalls möglich.The general production of a layer arrangement as in 1 can be found, for example, the international application WO 02/35620 A2 (DaimlerChrysler) or WO 02/095857 A1 (DaimlerChrysler). A preferred MEA comprises an anode and a cathode, wherein at least the anode and / or cathode is designed as a GDE, and the GDE has at least two GDLs, at least two catalyst layers and at least one PEM. Other MEA compositions are also possible.

Eine derart aufgebaute MEA weist ein verbessertes Kaltstartverhalten auf. Dies ist in 2 dargestellt. 2 zeigt ein Diagramm, in dem die Klemmspannung U von vier MEAs gegen die Temperatur T aufgetragen ist. Dabei gehören die T-U-Kennlinien (6) und (7) zu erfindungsgemäßen MEAs und die T-U-Kennlinien (8) und (9) zu herkömmlichen MEAs. Alle MEAs wurden bei einer Stromdichte i von 0,5 A/cm2 betrieben, sodass ähnlich wie bei i-U-Diagrammen von der Größe der Fläche zwischen T-U-Kennlinie und der Abszisse des U-T-Diagramms auf die elektrische Leistung der entsprechenden MEA zurückgeschlossen werden kann.Such a constructed MEA has an improved cold start behavior. This is in 2 shown. 2 shows a diagram in which the clamping voltage U of four MEAs against the temperature T is plotted. The TU characteristics ( 6 ) and ( 7 ) to MEAs according to the invention and the TU characteristic curves ( 8th ) and ( 9 ) to conventional MEAs. All MEAs were operated at a current density i of 0.5 A / cm 2 , so that, similar to iU diagrams, the size of the area between the TU characteristic and the abscissa of the UT diagram can be used to deduce the electrical output of the corresponding MEA ,

Das T-U-Diagramm zeigt, dass die erfindungsgemäßen MEAs (Kennlinien (6) und (7)) bei niedrigeren Temperaturen, wie sie z.B. für einen Kaltstart kennzeichnend sind, eine bessere Leistung bringen als die herkömmlichen MERs (Kennlinien (8) und (9)). Bei einer sehr niedrigen Temperatur von – 5 °C liefern die erfindungsgemäßen MEAs verhältnismäßig hohe Klemmspannungen (und damit Leistungen) von etwa 0,55 V (6) bzw. etwa 0,50 V (7), während die herkömmlichen MEAs nur unzureichende Klemmspannungen liefern, die im Falle von U-T-Kennlinie (9) bei – 5 °C sogar nahe 0,00 V liegt. Das ver deutlicht das verbesserte Kaltstartverhalten der erfindungsgemäßen MEAs gegenüber den herkömmlichen MEAs.The TU diagram shows that the MEAs according to the invention (characteristic curves ( 6 ) and ( 7 )) at lower temperatures, as they are characteristic for a cold start, perform better than the conventional MERs (characteristic curves ( 8th ) and ( 9 )). At a very low temperature of -5 ° C., the MEAs according to the invention provide relatively high clamping voltages (and thus powers) of approximately 0.55 V ( 6 ) or about 0.50 V ( 7 ), whereas the conventional MEAs provide only insufficient clamping voltages, which in the case of UT characteristic ( 9 ) is even close to 0.00 V at -5 ° C. This ver clarifies the improved cold start behavior of the MEAs according to the invention over the conventional MEAs.

Mit steigender Temperatur steigen auch die vier T-U-Kennlinien (und damit die Leistungen der vier MEAs) an. Erst bei 40 °C springt die herkömmliche MEA mit der T-U-Kennlinie (8) an: Ihre T-U-Kennlinie steigt plötzlich stark an und erreicht bei etwa 55 °C ungefähr die Kennlinien (6) und (7) (und damit die Leistung) der erfindungsgemäßen MEAs. Die herkömmliche MEA mit der Kennlinie (9) springt noch später an, und zwar erst bei etwa 55 °C, erkennbar an dem relativ starken Anstieg ihrer T-U-Kennlinie (9) ab etwa dieser Temperatur, und erreicht erst ab etwa 70 °C eine Leistung, die mit der Leistung einer erfindungsgemäßen MEA vergleichbar ist.As the temperature increases, so do the four TU curves (and thus the performance of the four MEAs). Only at 40 ° C the conventional MEA jumps with the TU characteristic ( 8th ): Your TU curve suddenly rises sharply and reaches approximately the characteristic curves at about 55 ° C ( 6 ) and ( 7 ) (and thus the performance) of the MEAs according to the invention. The conventional MEA with the characteristic ( 9 ) starts even later, and only at about 55 ° C, recognizable by the relatively strong increase in their TU curve ( 9 ) From about this temperature, and reaches only from about 70 ° C, a performance that is comparable to the performance of an inventive MEA.

11
MEAMEA
22
PEMPEM
33
Katalysatorschicht (Anode)catalyst layer (Anode)
3'3 '
Katalysatorschicht (Kathode)catalyst layer (Cathode)
4, 4'4, 4 '
Erste GDLFirst GDL
5, 5'5, 5 '
Zweite GDLSecond GDL
66
Erfindungsgemäße MEAMEA according to the invention
77
Erfindungsgemäße MEAMEA according to the invention
88th
Herkömmliche MEA (nicht erfindungsgemäß)conventional MEA (not according to the invention)
99
Herkömmliche MEA (nicht erfindungsgemäß)conventional MEA (not according to the invention)

Claims (10)

Membran-Elektroden-Anordnung (MEA) für eine Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzelle (PEMFC) mit wenigstens einer Gasdiffusionselektrode (GDE), die eine Katalysatorschicht, zumindest eine erste und eine zweite Gasdiffusionslage (GDL) aufweist, wobei die Katalysatorschicht zwischen einer Polymerelektrolytmembran (PEM) und der ersten GDL angeordnet ist und die erste GDL an eine zweite GDL angrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite GDL eine Dicke von 150 bis 250 μm aufweist und ein Hydrophobierungsmittel im Bereich von 5 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die zweite GDL, enthält.Membrane electrode assembly (MEA) for a polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) having at least one gas diffusion electrode (GDE) having a catalyst layer, at least a first and a second gas diffusion layer (GDL), wherein the catalyst layer between a polymer electrolyte membrane (PEM) and the first GDL is arranged and the first GDL adjacent to a second GDL, characterized in that the second GDL has a thickness of 150 to 250 microns and a hydrophobing agent in the range of 5 to 30 wt .-%, based on the second GDL, contains. MEA nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite GDL eine Dicke von 180 bis 235 μm aufweist, bevorzugt von 200 bis 220 μm.MEA according to claim 1, characterized in that the second GDL has a thickness of 180 to 235 μm, preferably 200 up to 220 μm. MEA nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite GDL ein Hydrophobierungsmittel im Bereich von 5 bis 15 Gew.-%, bezogen auf die zweite GDL, enthält, bevorzugt im Bereich von 9 bis 12 Gew.-%.MEA according to claim 1 or 2, characterized the second GDL is a hydrophobing agent in the range of 5 to 15 wt .-%, based on the second GDL contains, preferably in the range of 9 to 12 wt .-%. MEA nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste GDL eine Flächenbelegung mit einer kohlenstoffhaltigen Zubereitung im Bereich von 0,4 bis 0,9 mg/cm2 aufweist und dass die kohlenstoffhaltige Zubereitung ein Hydrophobierungsmittel im Bereich von 10 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die kohlenstoffhaltige Zubereitung, enthält.MEA according to one of claims 1 to 3, characterized in that the first GDL has a surface coverage of a carbonaceous preparation in the range of 0.4 to 0.9 mg / cm 2 and that the carbonaceous preparation is a water repellent in the range of 10 to 50 Wt .-%, based on the carbonaceous preparation contains. MEA nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenbelegung mit der kohlenstoffhaltigen Zubereitung im Bereich von 0,5 bis 0,8 mg/cm2 liegt, bevorzugt im Bereich von 0,6 bis 0,7 mg/cm2.MEA according to claim 4, characterized in that the surface coverage of the carbonaceous preparation in the range of 0.5 to 0.8 mg / cm 2 , preferably in the range of 0.6 to 0.7 mg / cm 2 . MEA nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die kohlenstoffhaltige Zubereitung kohlenstoffhaltige Partikel enthält, bevorzugt leitfähige Partikel aus Ruß, Aktivkohle oder Graphit oder einer Kombination daraus.MEA according to claim 4 or 5, characterized that the carbonaceous preparation contains carbonaceous particles contains preferably conductive Particles of soot, Activated carbon or graphite or a combination thereof. MEA nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die kohlenstoffhaltige Zubereitung das Hydrophobierungsmittel im Bereich von 10 bis 35 Gew.-%, bezogen auf die kohlenstoffhaltige Zubereitung, enthält.MEA according to one of claims 4 to 6, characterized the carbonaceous preparation is the water repellent in the range of 10 to 35 wt .-%, based on the carbonaceous Preparation containing. MEA nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Hydrophobierungsmittel um ein hydrophobes Polymer handelt, bevorzugt um ein perfluoriertes Polymer, insbesondere um Polytetrafluorethylen (PTFE).MEA according to one of claims 1 to 7, characterized that the hydrophobizing agent is a hydrophobic polymer is, preferably a perfluorinated polymer, in particular polytetrafluoroethylene (PTFE). MEA nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Katalysatorschicht ein Ionomer enthält, das einem EW-Wert ≥ 1000 g/mol aufweist, bevorzugt einen EW-Wert im Bereich von 700 bis 1000 g/mol.MEA according to one of claims 1 to 8, characterized the catalyst layer contains an ionomer which has an EW value ≥ 1000 g / mol has, preferably an EW value in the range of 700 to 1000 g / mol. MEA nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Ionomer um eine Perfluorsulfonsäure handelt.MEA according to claim 9, characterized in that the ionomer is a perfluorosulfonic acid.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007025207A1 (en) * 2007-05-30 2008-12-04 Volkswagen Ag Gas diffusion electrode for high temperature gas cells based on electrolyte-impregnated membrane, comprises gas diffusion layer, and porous catalyst layer arranged on diffusion layer and having conductive substrate and catalytic material
WO2011006625A1 (en) * 2009-07-16 2011-01-20 Basf Se Method for operating a fuel cell, and a corresponding fuel cell
WO2011006624A3 (en) * 2009-07-16 2011-04-14 Basf Se Method for operating a fuel cell, and a corresponding fuel cell

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0693486A (en) * 1992-02-28 1994-04-05 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk Gas diffusion electrode
DE19959671A1 (en) * 1998-12-11 2000-06-15 Toyota Motor Co Ltd Electrodes for electrochemical fuel cell have catalytic layer in direct contact with gas diffusion layer containing carbon powder and water-repellent high polymer, e.g. polytetrafluoroethylene
WO2000055933A1 (en) * 1999-03-16 2000-09-21 Johnson Matthey Public Limited Company Gas diffusion substrates
DE10048182A1 (en) * 1999-10-25 2001-05-17 Gen Motors Corp Structure for an electrochemical cell used for producing energy for vehicles comprises a composite diffusion arrangement and an electrode arrangement

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0693486A (en) * 1992-02-28 1994-04-05 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk Gas diffusion electrode
DE19959671A1 (en) * 1998-12-11 2000-06-15 Toyota Motor Co Ltd Electrodes for electrochemical fuel cell have catalytic layer in direct contact with gas diffusion layer containing carbon powder and water-repellent high polymer, e.g. polytetrafluoroethylene
WO2000055933A1 (en) * 1999-03-16 2000-09-21 Johnson Matthey Public Limited Company Gas diffusion substrates
DE10048182A1 (en) * 1999-10-25 2001-05-17 Gen Motors Corp Structure for an electrochemical cell used for producing energy for vehicles comprises a composite diffusion arrangement and an electrode arrangement

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007025207A1 (en) * 2007-05-30 2008-12-04 Volkswagen Ag Gas diffusion electrode for high temperature gas cells based on electrolyte-impregnated membrane, comprises gas diffusion layer, and porous catalyst layer arranged on diffusion layer and having conductive substrate and catalytic material
WO2011006625A1 (en) * 2009-07-16 2011-01-20 Basf Se Method for operating a fuel cell, and a corresponding fuel cell
WO2011006624A3 (en) * 2009-07-16 2011-04-14 Basf Se Method for operating a fuel cell, and a corresponding fuel cell

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