Investigation of mesoscopic degradation phenomena in fuel cells
Notice bibliographique
Résumé
Commercialization of fuel cell technology for heavy-duty bus application relies on the durability of the components used in fuel cell stack.The durability of polymer electrolyte fuel cell (PEFC) is affected mainly by degradation of catalyst coated membrane (CCM).CCM consist of Pt/C based catalyst layers coated on both sides of PFSA ionomer membrane.In an operating fuel cell, PFSA ionomer membrane degrades under the action of combined chemical/mechanical stresses and Pt/C electrocatalyst degrades due to high voltage excursions.In this thesis, the most relevant approach to understand PEFC degradation during its operation is carried out by employing in situ stressors.The mesoscale morphology and affected physico-chemical properties of fuel cells are investigated with the commonly encountered stressors.Firstly, the mesoscale morphology and its relation to physico-chemical properties of the ionomer membrane under the influence of an accelerated stress test (AST) featuring in situ coupled chemical/mechanical stresses are investigated.The role of combined chemical/mechanical stresses on the ionomer membrane mesoscale morphology and structure is studied using transmission electron microscope (TEM) and thermogravimetric analysis.It is determined that the microstructure of PFSA ionomer membrane is strongly influenced by the degradation history of PEFC.The mesoscale morphological degradation is found to precisely influence the water uptake of the ionomer membrane.The effects realized through chemical and mechanical stressors in coupled and decoupled forms are evaluated through the mesoscale morphology and physico-chemical property studies.Secondly, cathode catalyst layer (CCL) subjected to a voltage cycling AST to mimic the high voltage excursions is studied.It is found that the CCL degradation led to the inhomogeneous distribution of solid and pore phases.The change in the CCL structure accompanied by the platinum agglomeration, carbon corrosion and spatial redistribution of ionomer with voltage cycling is investigated using TEM micrographs with phase sensitive mapping.The observed degradation effects of CCL through the agglomerated and dissolved platinum, corroded carbon, spatially redistributed ionomer, and compacted solids revealed the underlying mechanisms of activation and mass transport losses.Overall, a fundamental understanding of degradation mechanisms in CCM components at mesoscale is achieved from in situ fuel cell testing, which is of particular interest in commercializing and developing durable 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 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 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 ».