Ortsaufgelöste Stromdichtemessung in PEM‐Elektrolyse‐Zellen

Die vorliegende Analyse zeigt lokale Stromdichte‐ und Impedanzmessungen (EIS) entlang einer Einkanal‐Polymer‐Elektrolyt‐Membran‐Wasserelektrolysezelle, die mit einem ausreichend hohen und einem unzureichend niedrigen stöchiometrischen Wasseranteil betrieben wird. Mithilfe der örtlich verteilten Stromdichtemessung in Kombination mit globalen und lokalen EIS‐Messungen können die jeweiligen Einzelspannungsverluste in beiden Fällen voneinander unterschieden und verglichen werden. Die Kombination der beiden Methoden zeigt, dass der Wassergehalt der Membran und der anodenseitigen Katalysatorschicht unter niedrigen stöchiometrischen Bedingungen sehr inhomogen in Längsrichtung verteilt ist, wobei der niedrigste Wassergehalt am Ende des Kanals auftritt. The present analysis shows the local distribution of current density and EIS measurements along the channel coordinate of a single‐channel proton‐exchange membrane water electrolysis cell. Measurements for operating modes with one sufficiently high and one insufficiently low stoichiometric water ratio were carried out, in order to observe effects on the current density distribution. Furthermore, global and local EIS measurements were performed to distinguish between the voltage loss differences in the two cases. The local analysis has shown that the level of membrane and catalyst hydration under low stoichiometric conditions can be distributed highly inhomogeneous in the longitudinal direction, with the most pronounced dehydration towards the end of the channel. Die lokale Stromdichte‐ und EIS‐Messung entlang einer 50 cm langen PEMWE‐Zelle mit unterschiedlichen stöchiometrischen Wasserverhältnissen (λ) zeigt, dass λ ≤ 5 zu einer inhomogen verteilten Erhöhung von ionischer Leitfähigkeit in der Membran, aber auch zu großen Transportverlusten im Katalysator führt.