Design of a Polymer Electrolyte Fuel Cell Membrane Electrode Assembly for Maximum Performance under Different Operating Conditions
Notice bibliographique
Résumé
A computational framework for fuel cell analysis and optimization is presented as an innovative alternative to the time consuming trial-and-error process currently used for fuel cell design. The framework is based on a two-dimensional through-the-channel isothermal, isobaric and single phase membrane electrode assembly (MEA) model. The model input parameters are the manufacturing parameters used to build the MEA: platinum loading, platinum to carbon ratio, electrolyte content and gas diffusion layer porosity. The governing equations of the fuel cell model are solved using Netwon’s algorithm and an adaptive finite element method in order to achieve quadratic convergence and a mesh independent solution respectively. The analysis module is used to solve the optimization problem of maximizing performance. To solve these problems a gradientbased optimization algorithm is used in conjunction with analytical sensitivities. The presented computational framework is the first attempt in the fuel cell literature to combine highly efficient analysis and optimization methods to perform optimization in order to tackle large-scale problems. The framework presented is capable of solving a complete MEA optimization problem with state-of-the-art electrode models in approximately 30 minutes. In this article, the optimization framework is applied to obtain an optimal MEA for low, medium and high current density operation. The results show that the optimal MEA design for low current densities is significantly different from the optimal design at medium and high currents. The optimal designs are compared to experimental results from parametric studies in the literature.
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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) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 ».