Understanding Membrane Degradation Mechanisms Under Heavy Duty Fuel Cell Conditions: A Multi-Disciplinary Approach
Notice bibliographique
Résumé
The Automotive Partnership of Canada (APC) project on Next-Gen Heavy Duty Fuel Cell Buses is a government supported three-year project dedicated to research and product development of next generation heavy duty fuel cell buses in Canada (www.apc-hdfc.ca). The project represents a collaborative effort between Ballard Power Systems, Simon Fraser University and University of Victoria in British Columbia, Canada. The overarching objective is fundamental understanding of membrane degradation mechanisms, degradation rates, and failure modes under drive cycles and conditions that are typical for heavy duty vehicle operation. The aim is to help develop next generation fuel cell technology that is equivalent to or surpasses incumbent diesel engines in terms of durability and reliability, while reducing capital and warranty costs. In order to develop new durable membrane technologies and devise mitigation strategies to reach desired membrane lifetime, empirical and physical models need to be developed and employed. In this context, understanding the relationship between operation mode and membrane degradation under heavy duty fuel cell conditions is of vital importance. Apart from mechanical degradation such as thinning and pinhole formations, chemical and electrochemical degradation could also take place in perfluorosulfonated acid (PFSA) ionomer membranes. Due to complexity of the underlying processes, degradation mechanisms and their dependence on relevant operating conditions are not generally well established. We present results from an extensive effort that integrates multi-scale, multi-disciplinary modeling with large–scale accelerated degradation testing data. Results are analysed in view of the relative importance of various membrane degradation mechanisms via various chemical and mechanical processes. The versatile multi-scale modeling framework includes structure formation at molecular/meso-scales, water sorption characteristics, kinetics, as well as continuum modelling of chemical and mechanical degradation processes. References [1] F. de Bruijn, et al., Fuel Cells 8(1), 2008, 3–22 [2] Cheng Chen, T. F. Fuller, Modeling of Hydrogen Peroxide Formation in PEMFCs, Electrochim. Acta, 54, 3984-3995 (2009). [3] N. Macauley, L. Ghassemzadeh, C. Lim, M. Watson, J. Kolodziej, M. Lauritzen, S. Holdcroft, E. Kjeang, “Pt Band Formation Enhances the Stability of Fuel Cell Membranes”, ECS Electrochemistry Letters, 2(4) (2013) F1-F3. [4] L. Ghassemzadeh, S. Holdcroft, "Quantifying the structural changes of PFSA ionomer upon reaction with hydroxy radicals”, JACS, 2013, 135 (22) (2013), 8181-8184. [5] R. M.H. Khorasany et al., “On the Constitutive Relations for Catalyst Coated Membrane Applied to In-Situ Fuel Cell Modeling”, 2013, submitted. Fig. 1: APC project on heavy duty bus fuel cells (www.apc-hdfc.ca).
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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 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 ».