The proton exchange membrane (PEM) fuel cell is an electrochemical device that converts chemical energy into electrical energy through two electrocatalytic reactions. The most common catalyst used is platinum on carbon (Pt/C), which has shown the best performance in the fuel cell until now. However, the drawback of this catalyst is that it does not tolerate impurities, and both hydrogen and oxygen may carry small amounts of impurities depending on the production sources. The purpose of this thesis is to understand the effect of two impurities that are less investigated, i.e., ammonia, which may accompany the hydrogen rich reformates from renewable sources, and nitrogen dioxide, which may come from air pollution. The mechanism of contamination and an adequate recovery method for the respective contaminant are studied. Additionally, electroplated bipolar plates with Ni-Mo and Ni-Mo-P coatings were tested as alternatives to stainless steel and carbon materials.

The results show that ammonia not only provokes changes in the polymer membrane but also in the oxygen reduction reaction (ORR), hydrogen oxidation reaction (HOR) and catalyst ionomer in both electrodes. The extent of performance recovery after the contamination depends on the concentration used and the exposure time. In contrast, nitrogen dioxide affects the catalyst in the electrode directly; the contamination is related to side reactions that are produced on the catalyst’s surface. However, NO₂ is not attached strongly to the catalyst and it is possible to restore the performance by using clean air. The time the recovery process takes depends on the potential applied and the air flow.

Finally, the evaluation of electroplated Ni-Mo and Ni-Mo-P on stainless steel by ex situ and in situ studies shows that these coatings reduce the internal contact resistance (ICR) and the corrosion rate of the stainless steel considerably. However, the in situ experiments show that phosphorus addition to the coating does not improve the fuel cell performance; thus, the Ni-Mo alloy is found to be a promising choice for electroplating stainless steel bipolar plates.

Polymerelektrolytbränslecellen är en elektrokemisk enhet som omvandlar den kemiskt bundna energin i ett bränsle till elektrisk energi genom två elektrokatalytiska reaktioner. Den vanligaste katalysatorn som används är Pt/C som hittills också har visat bäst prestanda i bränslecellen. Nackdelen med denna katalysator är dock att den inte tolererar föroreningar. Både vätgas och syrgas kan innehålla små mängder av föroreningar beroende på ursprung. Syftet med denna avhandling är att förstå effekten på cellens prestanda av två olika föroreningar som är mindre undersökta: Ammoniak som kan medfölja vid reformering av förnybara råvaror till vätgas, och kvävedioxid som kan komma från luftföroreningar. Mekanismer för förorening av cellen och en adekvat återhämtningsmetod för respektive förorening har studerats. Dessutom, bipolära plattor av rostfritt stål elektrokemiskt belagda med Ni-Mo eller Ni-Mo-P, undersökts som ett alternativ till rent rostfritt stål- och grafit.

Resultaten visar att ammoniak inte bara åstadkommer förändringar i polymermembranet utan också i syrereduktionsreaktionen (ORR), väteoxidationsreaktionen (HOR) och jonomeren i de båda elektroderna. Till vilken grad som försämrad prestanda efter förorening kan återhämtas, beror både på koncentrationen av ammoniak och exponeringstid. När det gäller kvävedioxid så påverkar en bara elektrodens katalysator där försämringen av elektroden är relaterad till sidoreaktioner som sker på katalysatorytan. NO₂ är dock inte starkt bunden till katalysatorn och det är möjligt att återhämta prestandan med bara ren luft. Tiden som återhämtningsprocessen tar beror på cellpotentialen och luftflödet.

Utvärderingen av elektropläterade skikt av Ni-Mo och Ni-Mo-P på rostfritt stål, som gjorts genom mätningar ex-situ och in-situ, visar att dessa beläggningar avsevärt minskar det interna kontaktmotståndet (ICR) och korrosionen av rostfritt stål. In-situ-experimenten visar att tillsatsen av  fosfor i beläggningen inte förbättrar bränslecellens prestanda, men att legering av Ni-Mo är ett lovande material att använda vid elektroplätering av skyddande skikt på bipolära plattor av rostfritt stål.