Fluorescence Microscopy for the Measurement of the Surface Properties of the Gas Diffusion Layers of Fuel
Notice bibliographique
Résumé
One of the major problems of current proton exchange membrane (PEM) fuel cells is water management. The gas diffusion layer (GDL) of the fuel cell plays an important role in water management since humidification and water removal are both achieved through the GDL. Various numerical models developed to illustrate the multiphase flow and transport in the fuel cell require the accurate measurement of the GDL properties (wettability and surface energy). In a recent study, the capillary penetration technique has been used to measure indirectly the wettability of the GDL based on the experimental height penetration of the sample liquid into the porous sample. In essence, a high resolution microscope/camera was used to detect the rate of penetrated height into the sample GDL. The shortcoming of this type of visualization is that it can only be used for thin hydrophilic GDL samples with zero Teflon loadings. For the thick and high Teflon loading GDLs, there is not enough contrast to detect the height of the penetrated liquid. In the real fuel cells, the GDLs are made of the micro-porous and macro-porous layers with an optimum Teflon loading. Therefore, it is required to develop a new experimental methodology capable of detecting the rate of penetration and as a result the wettability of GDLs samples used in fuel cells. In this paper, the fluorescence microscopy technique is integrated into the experimental setup of the capillary penetration method to improve the contrast between the wetted and non-wetted area. The fluorescence setup uses a powder die, dissolved in the test fluid, which is excited by a concentrated ultraviolet light illuminated in the vertical manner. To acquire the profile images of the penetrated liquid, an optical mirror was used. This new setup has the added advantage of providing a visual representation of the different regimes of penetration (e.g., the fingering effect reported for the pathways of the liquid penetrated into the GDLs) that are defined by the capillary number and mobility ratio of each fluid. Since the GDL samples used in this study are relatively hydrophobic (e.g., with 40% Teflon loadings), the pattern of liquid penetration is not uniform. Thus, an image analysis program was developed to determine the average height of penetration based on the area under the entire wetted area. The general Washburn equation was then used to fit the extracted height data and provide the average internal contact angle for each test liquid.
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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 | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,001 |
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 ».