Identifying Water Saturation of Various Layers in PEMFCs through EIS and X-ray Radiography
Notice bibliographique
Résumé
Polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs) are a growing technology that makes use of electrochemical energy for many practical applications. Energy is converted from electrochemical to electrical and thermal energy through the process of oxygen-reduction and hydrogen-oxidation, with water as a by-product. The performance of the fuel cell is heavily influenced by the mass transport capabilities of the water produced through this electrochemical reaction [1]. In order to understand the performance of specific fuel cell builds, it is important to develop a diagnostic tool which offers an accurate depiction of the amount of liquid water in the fuel cell during operation. Two of these diagnostic tools are electronic impedance spectroscopy (EIS) and synchrotron X-ray radiography. For this study, X-ray radiography was performed at the Biomedical Imaging and Therapy Bending Magnet (05B1-1) beamline at the Canadian Light Source Inc. (Saskatoon, Canada). In order to quantify the amount of liquid water in a PEMFC during operation, X-ray radiography was applied in the through-plane direction of the cell. Using the Beer-Lambert law, the processed images allowed for the liquid water to become visible in the anode and cathode flow channels, the anode and cathode gas diffusion layers (GDLs), the microporous layers (MPLs), as well as the membrane electrode assembly (MEA) [2]. EIS was used as a non-invasive diagnostic tool in quantifying the equivalent resistances of the fuel cell. This study aims to quantify the water saturation of various layers of the fuel cell during EIS measurements, and demonstrate the role of the water saturation of each layer to the overall mass transport resistance of the fuel cell, measured through EIS. The fuel cells analyzed have varying MPL thicknesses, as well as fuel cells without MPLs, at increasing constant current densities. Nyquist plots will be discussed with relation to amount of liquid water visualized. Figure Captions Figure 1. Subtracted in-plane image of the fuel cell with 150 μm-thick MPL. The image only shows 3 flow channels of 20. Figure 2. Nyquist plot of the fuel cell observed simultaneously with x-ray radiography 1.0 A/cm2. Figure 3. Water thickness profile plot at 1.0 A/cm2, from the image in Figure 1. Labeled from left to right: Anode GDL, Anode MPL, MEA, Cathode MPL and Cathode GDL. References [1] D. Malevich, E. Halliop, B. Peppley, J. Pharoah, and K. Karan, Journal of the Electrochemical Society 156 (2) B216 – B224 (2009) [2] J. Hinebaugh, J. Lee, and A. Bazylak, Journal of Electrochemical Society 159 (12) F826-F830 (2012)
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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) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| 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 ».