Continuum scale modelling and complementary experimentation of solid oxide cells
Notice bibliographique
Résumé
Solid oxide cells are an exciting technology for energy conversion. Fuel cells, based on solid oxide technology, convert hydrogen or hydrogen-rich fuels into electrical energy, with potential applications in stationary power generation. Conversely, solid oxide electrolysers convert electricity into chemical energy, thereby offering the potential to store energy from transient resources, such as wind turbines and other renewable technologies. For solid oxide cells to displace conventional energy conversion devices in the marketplace, reliability must be improved, product lifecycles extended, and unit costs reduced. Mathematical models can provide qualitative and quantitative insight into physical phenomena and performance, over a range of length and time scales. The purpose of this paper is to provide the reader with a summary of the state-of-the art of solid oxide cell models. These range from: simple methods based on lumped parameters with little or no kinetics to detailed, time-dependent, three-dimensional solutions for electric field potentials, complex chemical kinetics and fully-comprehensive equations of motion based on effective transport properties. Many mathematical models have, in the past, been based on inaccurate property values obtained from the literature, as well as over-simplistic schemes to compute effective values. It is important to be aware of the underlying experimental methods available to parameterise mathematical models, as well as validate results. In this article, state-of-the-art techniques for measuring kinetic, electric and transport properties are also described. Methods such as electrochemical impedance spectroscopy allow for fundamental physicochemical parameters to be obtained. In addition, effective properties may be obtained using micro-scale computer simulations based on digital reconstruction obtained from X-ray tomography/focussed ion beam scanning electron microscopy, as well as percolation theory. The cornerstone of model validation, namely the polarisation or current-voltage diagram, provides necessary, but insufficient information to substantiate the reliability of detailed model calculations. The results of physical experiments which precisely mimic the details of model conditions are scarce, and it is fair to say there is a gap between the two activities. The purpose of this review is to introduce the reader to the current state-of-the art of solid oxide analysis techniques, in a tutorial fashion, not only numerical and but also experimental, and to emphasise the cross-linkages between techniques.
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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) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 ».