Comparison of the hydrophobic behaviour of two gas diffusion layers for PEM fuel cells by means of impedance spectroscopy

PEM fuel cell is a device that produces electricity through an electrochemical reaction between reactant and oxidant, for instance, hydrogen and oxygen gas respectively. The biggest advantage of using these sort of devices is that they are environmental friendly with nearly zero emissions due to the reactants used in the reaction H2O and O2 gases as discussed before). These devices are designed to have good efficiency and without any doubt, we can say that PEM fuel cell is a reliable means of energy production. It is a promising and reliable alternative to obtain green energy as compare to power plants running on fossil fuels but there are many challenges that we need to surpass in order to make it suitable for future use. One of the challenges that we face is water management in PEM fuel cells. Water in a PEM fuel cell arises due to the reaction occuring at cathode and the humidification of the reactant gases as the gases are not absolutely dry when they enter the fuel cell. To deal with such problem, we make use of microporous layers (MPLs). They are prepared with different hydrophobic polymers to establish water management in polymer electrolyte membrane or proton exhange membrane (PEM) fuel cells. Conventionally and commonly used polymers are polytetrafluoroethylene (PTFE) and fluorinated ethylene propylene(FEP). They show promising hydrophobic characteristics in MPL. In this study, two new polymers perfluoroalkoxy alkane (PFA) and fluorinated ethylene propylene (FEP) are used for their potential use as hydrophobic polymers.

La cella a combustibile PEM è un dispositivo che produce elettricità attraverso una reazione elettrochimica tra reagente e ossidante, ad esempio, rispettivamente, idrogeno e ossigeno. Il più grande vantaggio dell'utilizzo di questo tipo di dispositivi è che sono rispettosi dell'ambiente con emissioni quasi zero dovute ai reagenti utilizzati nei gas di reazione H2O e O2 come discusso in precedenza). Questi dispositivi sono progettati per avere una buona efficienza e senza alcun dubbio possiamo dire che la cella a combustibile PEM è un mezzo affidabile di produzione di energia. È un'alternativa promettente e affidabile per ottenere energia verde rispetto alle centrali elettriche alimentate a combustibili fossili, ma ci sono molte sfide che dobbiamo superare per renderla adatta per un uso futuro. Una delle sfide che dobbiamo affrontare è la gestione dell'acqua nelle celle a combustibile PEM. L'acqua in una cella a combustibile PEM nasce a causa della reazione che avviene al catodo e dell'umidificazione dei gas reagenti poiché i gas non sono assolutamente secchi quando entrano nella cella a combustibile. Per affrontare tale problema, utilizziamo strati microporosi (MPL). Sono preparati con diversi polimeri idrofobici per stabilire la gestione dell'acqua nelle celle a combustibile con membrana elettrolitica polimerica o membrana a scambio protonico (PEM). I polimeri convenzionali e comunemente usati sono il politetrafluoroetilene (PTFE) e l'etilene propilene fluorurato (FEP). Mostrano promettenti caratteristiche idrofobiche in MPL. In questo studio, vengono utilizzati due nuovi polimeri perfluoroalcossi alcano (PFA) ed etilene propilene fluorurato (FEP) per il loro potenziale utilizzo come polimeri idrofobici.