Transport phenomena in fuel cells: from microscale to macroscale
Notice bibliographique
Résumé
AbstractFuel cells have emerged as one of the most promising energy conversion technologies to help mitigate pollution and greenhouse gas emissions. This relatively young and rapidly evolving technology offers scope for innovation in both computational modelling and design. The operation of a fuel cell depends on the optimised regulation of the flow of reactant gases, product water, heat and charged species in conjunction with reaction kinetics. These strongly coupled processes take place over a broad range of length and time scales, and in diverse structures and materials. This gives rise to a fascinating and challenging array of transport phenomena problems.This paper provides an overview of these transport phenomena in polymer electrolyte membrane fuel cells, and a critical discussion of computational strategies to resolve processes in key components: polymer electrolyte membrane, porous gas diffusion electrodes and microchannels. The integration of the various transport phenomena and components into a CFD framework is illustrated for single fuel cells and for manifolding and gas distribution in a stack. Multi-scale strategies and the coupling of CFD based models to multi-variable optimisation methods are also discussed and illustrated for catalyst layers. The paper closes with a perspective on some of the pacing items toward achieving truly functional computational design tools for fuel cells.Keywords: CFDmembrane transportcatalystporous mediatwo-phase flowmulti-scale model AcknowledgementsThe authors would like to acknowledge the contributions from a number of former and current graduate students, research associates, colleagues and collaborators; from UVic: Aimy Bazylak, Torsten Berning, Brian Carnes, Jeff Fimrite, Shawn Litster, Bojan Markicevic, Jon Pharoah, Marc Secanell, Henning Struchtrup and Xun Zhu; from Angstrom Power: Ged McLean; and from Ballard Power Systems: John Kenna, Sanjiv Kumar and Ryan Mackie.Financial support from the following is also gratefully acknowledged: the MITACS Network of Centres of Excellence; the Natural Sciences and Engineering Research Council (NSERC) of Canada; the Canada Research Chairs program; Angstrom Power Inc.; and Ballard Power Systems.Figures 5, 7 and 8 are reproduced with permission from Elsevier.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».