Effects of the operational conditions on the membrane and electrode properties of a polymer electrolyte fuel cell

The effects of the operational conditions on the membrane and electrode properties on a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) were investigated as a function of the cell and the gas humidifiers temperatures, the thickness of the membrane, the impregnation with phosphotungstic acid (PWA), and the variation of the Nafion and Teflon contents in the gas diffusion electrodes. An increase of the membrane resistance was observed when the PEFC is operated at temperatures equal or higher than those of the gas humidifiers, and this is more apparent for thicker electrolyte films. In the presence of PWA, the physicochemical properties of the membrane do not appreciably change with temperature. However, in this case, a lower humidification temperature affects the electrode performance. Changes on the Nafion loading in the electrodes do not lead to any significant effect in the electrode and membrane properties. For high Teflon contents there is a small lowering of the membrane conductivity.Os efeitos das condições operacionais sobre as propriedades da membrana e dos eletrodos em uma célula a combustível de eletrólito polimérico são estudados em função da temperatura da célula e dos umidificadores dos gases, da espessura da membrana, da impregnação com ácido fosfotúngstico (AFW) e da variação dos conteúdos de Nafion e Teflon nos eletrodos de difusão de gás. Um aumento da resistência da membrana ocorre quando a célula opera em temperatura igual ou superior àquela de umidificação dos gases, sendo este efeito mais aparente para membranas mais espessas. Na presença de AFW, as propriedades da membrana não se alteram significativamente com a temperatura do conjunto. No entanto, neste caso, uma menor temperatura de umidificação dos gases reagentes prejudica o desempenho dos eletrodos. Variações no conteúdo de Nafion nos eletrodos não levam a nenhum efeito significativo sobre as propriedades do sistema. Para altos conteúdos de Teflon há uma pequena diminuição da condutividade da membrana