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A nature-inspired solution for water management in flow fields for electrochemical devices

  • A systematic, nature-inspired chemical engineering approach is employed to solve the issue of flooding in electrochemical devices. The mechanism of passive water transport utilized by lizards living in arid environments is leveraged to design flow-fields with a microchannel structure on their surface, through which capillary pressure rapidly removes the water generated in the electrochemical device. This water management strategy is implemented in proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) with a lunginspired flow-field, which ensures uniform distribution of reactants across the catalyst layer. Jointly, this nature-inspired approach results in flood-free, stable operation at 100% RH and a B60% increase in current (B1.9 A cm-2) and peak power density (B650 mW cm−2) compared to current PEMFCs with a flood-prone, serpentine flow-field (B0.8 A cm-2 and 280 mW cm-2, respectively). This significant advance allows for PEMFC operation at fully humidified conditions.

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Autor*innen:P. Trogadas, J. I. S. Cho, L. Rasha, X. Lu, N. Kardjilov, Henning Markötter, I. Manke, P. R. Shearing, D. J. L. Brett, M. O. Coppens
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Energy & Environmental Science
Jahr der Erstveröffentlichung:2024
Organisationseinheit der BAM:8 Zerstörungsfreie Prüfung
8 Zerstörungsfreie Prüfung / 8.5 Röntgenbildgebung
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Royal Society of Chemistry (RSC)
Jahrgang/Band:17
Erste Seite:2007
Letzte Seite:2017
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Angewandte Physik
Freie Schlagwörter:Fuel cell; Neutron imaging; X-ray tomography
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Energie
Energie / Wasserstoff
DOI:10.1039/d3ee03666a
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-596662
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:18.03.2024
Referierte Publikation:Nein
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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