Numerical Analysis of Water Transport in PEM Fuel Cell Membranes Using a Phenomenological Model
Notice bibliographique
Résumé
A numerical investigation on the water transport across the membrane of a proton exchange membrane fuel cell is carried out to gain insight into water management issues, which are crucial to the efficient operation of such fuel cells. The transport equation of water content based on a phenomenological model, which includes an electro-osmotic drag term and a diffusion term, is solved using the finite volume method for a 1-D configuration with the assumption of a uniform temperature distribution. Transport properties including the drag coefficient and diffusion coefficient of water in the membrane and the ionic conductivity of the membrane are expressed as functions of water content and temperature. The effects on the water flux across the membrane and on overall membrane protonic conductivity due to variations of these properties are studied. The numerical results show that water transport in the membrane is mainly determined by the relative strength of electro-osmotic drag and diffusion, which are affected by operating conditions such as current density and relative humidity at the membrane surface, and design parameters such as membrane thickness and membrane material. Computed water fluxes for different humidity boundary conditions indicate that for a thick membrane, e.g. Nafion 117, electro-osmotic drag dominates transport over a wide range of operating conditions, whereas for a thin membrane, e.g. Nafion 112, diffusion of water becomes equally important under certain conditions. Implications of the one-dimensional investigation on comprehensive CFD based modelling of proton exchange membrane fuel cell are also discussed.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».