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Die Aufklärung spezifischer Fragestellungen zur Funktionalität von PEM(polymer electrolyte membrane)- und DMFC(Direct Methanol)-Brennstoffzellen bedarf der 3D-Abbildung der spezifischen Komponenten mit unterschiedlichen Strahlungsarten: des Wassergehalts in den Flow Fields mit Neutronen, der Katalysator-Alterung in der MEA (membrane electrode assembly) mit Synchrotronstrahlung und der freien (reaktiven) Katalysator-Oberfläche von Nano-Partikeln mit TEM-Elektronen-Tomografie. Diese Messungen im Bereich der mm- bis nm-Skala unterliegen dabei erheblichen Restriktionen: einer ortsabhängigen Verschmierung der Neutronenradiogramme, Manipulatorinstabilitäten der Synchrotronmessungen sowie einer Kombination von Limited-View-Datensätzen, wenigen Projektionswinkeln und teilweiser Nichtdurchstrahlbarkeit in der Elektronen-CT. Die Vorteile eines fortentwickelten Directt-Algorithmus für die Bewältigung dieser Randbedingungen gegenüber gefilterten Rückprojektionen werden aufgezeigt.
In contrast to classical low temperature polymer electrolyte fuel cells (LT-PEFCs), the membrane conductivity in high temperature polymer electrolyte fuel cells (HT-PEFCs) (operating temperature ~ 160 °C) is based on proton transport within phosphorus-oxygen acids at different levels of hydration, orthophosphoric acid (H3PO4) being the simplest example. We present for the first time in-situ synchrotron X-ray radiography measurements applied to a HT-PEFC to gain insight into the local composition of the membrane electrode assembly (MEA) under dynamic operating conditions. Transmission changes during the radiographic measurements exhibit a clear influence of the formation of product water on the membrane composition.