Feasibility Studies of Pulsed Oxidation Mitigation of CO Poisoning in Polymer Electrolyte Fuel Cells
Notice bibliographique
Résumé
Operation of low temperature polymer electrolyte fuel cells (PEFCs) require up to 99.97% purity hydrogen with CO concentrations mandated to be below 0.2 ppmv by ISO 14687-2 standards [1]. The production and application of such high purity hydrogen increases the fuel price and overall cost of fuel cell operation due to the requirement of additional pre-purification measures. Indian Oil Corporation is the largest producer of reformate hydrogen with up to 99.9% purity in India. It contains traces of methane, carbon monoxide and carbon dioxide as some of the major impurities. This low-cost hydrogen could conceivably be used in PEFCs subject to operando mitigation of CO poisoning with the aid of techniques such as pulsed oxidation [2] and air-bleeding [3] to deliver satisfactory performance [4]. However, the long term impacts of these techniques and their feasibility in terms of overall efficiency and cost must be carefully assessed. In this work, we present a detailed investigation of the pulsed oxidation technique to mitigate the effect of CO poisoning in long term PEFC operation. A single cell PEFC with an active area of 25 cm2 and Pt-Ru as the anode electrocatalyst is subjected to 80 ppm CO fuel at a nominal operating current density. Pulsed oxidation operation for 4000 cycles showed a consistent performance recovery up to 90% compared with pure hydrogen potentials. Performance governing parameters such as average potential, peak potential and droptime are presented to show changes in cell performance and pulsed oxidation efficiency. A one-dimensional transient model is developed to detect variations in cell potential and surface coverages of species during poisoning and its pulsing process. The model results show up to 26 % increase in the overall efficiency of the cell with and without the application of pulsing process as a function of bleed rates (anode flow). The technical and economic feasibility of operating a PEFC with impure hydrogen with pulsing is demonstrated. Acknowledgement: This work was supported by Indian Oil Corporation (R&D) and Simon Fraser University under the SFU-IOCL joint PhD program in clean energy. [1] B. Shabani, M. Hafttananian, S. Khamani, A. Ramiar, A.A. Ranjbar, J. Power Sources. 427 (2019) 21–48. [2] P. J. Sarma, C. L. Gardner, S. Chugh, A. Sharma, E. Kjeang, J. Power Sources (2020) [3] L-Yu Sung, B-Joe Hwang, K-Lin Hsueh, W-Nien Su, C-Chung Yang, J. Power Sources 242 (2013) 264-272 [4] C.L. Gardner, D. Mehta, S. Chugh, E. Kjeang, J. Electrochem. Soc. 166 (2019) F3123–F3135 Figure 1
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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 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 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 ».