Thermal Management of an Air-Cooled PEM Fuel Cell: Cell Level Simulation
Notice bibliographique
Résumé
Air-cooled polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cells have recently been the center of attention mainly because of the simplicity they bring into the fuel cell industry. Their main advantage is the elimination of balance-of-plant subsystems such as the liquid coolant loop, heat exchanger, compressor, and air humidifier which greatly reduces the complexity, parasitic power, and cost of the overall system. In air-cooled fuel cells, air is used as a combined oxidant and coolant. However, the net power output is limited by the heat rejection rate and the overall performance and durability are restricted by high temperature gradients during stack operation. An important initial step toward this goal is accurate knowledge of the temperature distribution in the stack in order to optimize heat removal by suitable thermal management strategies. In the present study, a three dimensional numerical model is developed that can predict the temperature distribution in cell level with an acceptable accuracy. Using this methodology, the maximum temperature in the stack as well as temperature gradients, which are two essential operating parameters for air-cooled fuel cells, can be obtained. The model is validated using experimental data for the 1020ACS fuel cell stack from Ballard Power Systems. A parametric study is performed for bipolar plate thermal conductivity and overall thermal characteristics on the cell level to examine the effects of these parameters on the maximum stack temperature, temperature gradient in the cell, and overall heat rejection rate. Based on these results, recommendations are provided for improved thermal design of air-cooled fuel cells.
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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 | 0,001 |
| 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 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 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 ».