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Enregistrement W2891253092 · doi:10.1149/ma2018-02/41/1382

(Invited) Fuel Cell Electrodes – from Imaging to Quantification

2018· article· en· W2891253092 sur OpenAlexaff
Jasna Janković, Darija Susac, Arash Ashtiani, Andreas Pütz, Alexander Kneer, Mayank Sabharwal, Marc Secanell, Shawn Zhang

Notice bibliographique

RevueECS Meeting Abstracts · 2018
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueFuel Cells and Related Materials
Établissements canadiensUniversity of AlbertaAutomotive Fuel Cell Cooperation (Canada)
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésMaterials scienceFocused ion beamScanning transmission electron microscopyElectron tomographyScanning electron microscopeTransmission electron microscopyMicroscopyEnergy-dispersive X-ray spectroscopyMicrostructureNanotechnologyComposite materialOpticsChemistryIon

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Understanding how the composition, microstructure, and spatial distribution of the phases in fuel cell catalyst layers (carbon support, metal catalyst, ionomer and pores) affect the fuel cell performance and degradation is of crucial importance. This can only be achieved if the correlation between microstructural and compositional parameters, layer properties and performance are systematically investigated. Even though imaging using scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) is typically performed for failure analysis of the catalyst layers to provide information on layer thickness changes, delamination, defects, pin-holes, Pt particles size distribution, etc., there are rarely attempts to systematically quantify microscopy and spectroscopy data and use it to correlate the microstructural and compositional parameters to the layers’ properties and performance. Recently advanced 3D imaging techniques such as electron tomography (ET), focused ion beam scanning electron microscopy (FIB-SEM), X-ray computed tomography (x-CT), and fast scanning transmission electron microscopy with energy dispersive spectroscopy (STEM-EDS) have been employed to provide answers on spatial morphology of the catalyst layers and compositional changes. These techniques show immense promise in providing valuable information from the nano- to macro-scale to understand phenomena underlying fuel cell operation and degradation. Still, utilization of the obtained 3D data sets to provide practical and useful microstructural and compositional parameters requires efforts and further development in data processing, quantification and mathematical analysis. In this work, we are presenting a comprehensive approach for 2D and 3D imaging and quantification of fuel cell electrodes, at several scales, and the correlation to their properties and performance: 2D imaging and analysis of catalyst layers (beginning of life and end of life) using STEM-EDS will be presented with a novel, practical approach to quantify a number of parameters, such as Pt loading, loss and distribution, ionomer loading and I/C ratio, layer porosity, and oxygen evolution reaction (OER) agglomerate size. The method enables 2D visualization of component distribution at a whole layer scale, as well as at an agglomerate scale. Quantification of changes after degradation of fuel cells offers very valuable learning about possible processes occurring during degradation - information that was not available until now. Challenges with the method and potential development will be presented as well. 3D imaging and quantification of catalyst powders and catalyst layers on multiple scales will be presented, correlatively utilizing ET, FIB-SEM, and x-CT microscopy. Spatial distribution of all phases – Pt catalyst, carbon support, ionomer and pores will be revealed. A number of microstructural parameters will be quantified from the 3D data sets. Direct numerical simulation of the 3D data sets to obtain effective transport properties such as electrical and thermal conductivity, and gas diffusivity will also be reported. The approach shows promise for improved modeling, design and optimization of the fuel cell catalyst layers. Finally, the talk will conclude with the new capabilities and possible prospects for advanced imaging and quantification for further fuel cell development and commercialization.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,017
Score d'incertitude au seuil0,057

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0020,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0020,002
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0020,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0170,015

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.

Tête enseignante Opus0,008
Tête enseignante GPT0,209
Écart entre enseignants0,201 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2018
Routes d'admission1
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