Modelling of polymer electrolyte membrane fuel cell stacks based on a hydraulic network approach
Notice bibliographique
Résumé
Polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cells convert the chemical energy of hydrogen and oxygen directly into electrical energy. Waste heat and water are the reaction by-products, making PEM fuel cells a promising zero-emission power source for transportation and stationary co-generation applications. In this study, a mathematical model of a PEM fuel cell stack is formulated. The distributions of the pressure and mass flow rate for the fuel and oxidant streams in the stack are determined with a hydraulic network analysis. Using these distributions as operating conditions, the performance of each cell in the stack is determined with a mathematical, single cell model that has been developed previously. The stack model has been applied to PEM fuel cell stacks with two common stack configurations: the U and Z stack design. The former is designed such that the reactant streams enter and exit the stack on the same end, while the latter has reactant streams entering and exiting on opposite ends. The stack analysed consists of 50 individual active cells with fully humidified H2 or reformate as fuel and humidified O2 or air as the oxidant. It is found that the average voltage of the cells in the stack is lower than the voltage of the cell operating individually, and this difference in the cell performance is significantly larger for reformate/air reactants when compared to the H2/O2 reactants. It is observed that the performance degradation for cells operating within a stack results from the unequal distribution of reactant mass flow among the cells in the stack. It is shown that strategies for performance improvement rely on obtaining a uniform reactant distribution within the stack, and include increasing stack manifold size, decreasing the number of gas flow channels per bipolar plate, and judicially varying the resistance to mass flow in the gas flow channels from cell to cell. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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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 | 0,001 | 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 ».