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Enregistrement W4232594601 · doi:10.1149/ma2018-02/41/1401

A Comparison of the Proton Exchange Membrane Fuel Cell Water Balance Measured Simultaneously with the Water Knock-out Method and Hot Wire Anemometry

2018· article· en· W4232594601 sur OpenAlexaboutno aff
Saher Al Shakhshir, Torsten Berning, Vincenzo Liso, Søren Knudsen Kær

Notice bibliographique

RevueECS Meeting Abstracts · 2018
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueFuel Cells and Related Materials
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésAnodeProton exchange membrane fuel cellCathodeHeat exchangerNuclear engineeringMaterials scienceChemistryAnalytical Chemistry (journal)Waste managementMembraneChromatographyMechanical engineeringEngineeringElectrode

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The water balance of a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) can provide valuable insight into the state of the fuel cell and may even limit the current density due to anode dry-out. Typically, commercial fuel cell test stations can be equipped with a method of detecting the fuel cell water balance using the water knock-out method. In this method, the anode and/or cathode exhaust gas streams are led through a condensing unit and the liquid water that is collected over time is back-calculated in terms of the water balance, usually denoted rd and defined below. Thus, it is a dimensionless property that indicates how much product water has been transported through the membrane from anode to cathode, and negative values indicate overall back-transport from cathode to anode. The definition is also such that when multiplying with the factor 2 one obtains the percentage of the product water that has crossed the membrane, i.e. a value of -0.02 indicates that 4% of the product water has been back-transported from cathode to anode. Adding the option to measure the water balance to fuel cell test stations increases the cost significantly because additional equipment has to be added to the system such as heat exchangers, through-liquid drainers, beakers, mass scales, control valves and all the hardware and software for controlling and integrating the water knock-out system. After the gas stream escapes from the cathode and anode outlet it passes through the heat exchanger in order to cool the gas stream and condense the water in the stream. The liquid drainer delivers the product water to a beaker on a mass balance scale. The software monitors the mass until the water level reaches a high point, and then drains the water automatically through a solenoid (GREENLIGHT INNOVATION, Canada). Because there is no external cooling reservoir, the condensing of water occurs at room temperature and some water vapor escapes the measurement. In addition, such an experiment has to run for an extended period of time in order to collect a sufficient amount of water for an accurate result. Meanwhile, our research group has developed a novel method to measure the fuel cell water balance directly and in real time using hot wire anemometry. This method yields a voltage signal that can be directly converted into the fuel cell water balance such that the fuel cell water balance can be a direct output signal similar to voltage and current density. Because, this method requires the hot wire and a heating coil to control the temperature as an extra added hardware in the anode outlet. In addition, it provides an ad-hoc real time electrical signal of the PEMFC water balance, thus the cell size and the current density have no significant effect on the accuracy of measured water balance. The Ad-hoc real time rd measurements allow this method to be part of FCV systems and/or their test equipment. Behind the test section the anode exhaust gas is just led through the fume hood and o drainage equipment is required. In this work, the water balance for 5 KW water-cooled PEMFC stack is simultaneously measured using the two aforementioned methods. The stack is run under anode and cathode wet conditions at different current densities and stoichiometric ratios. The hot-wire method has shown a higher sensitivity and an instant response for the measured rd when changing the running conditions such as the current density. Meanwhile, the knock-out method showed less sensitivity and much slower time response for the measured rd. In addition, it suffers from higher inaccuracies due the loss water vapor with the exhausted gases. However, Figure 1 shows that the overall comparison between both methods is very good and may serve as validation of the hot wire method. Figure 1

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)0,002
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: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,002
Score d'incertitude au seuil0,006

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

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

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 Opus0,014
Tête enseignante GPT0,240
Écart entre enseignants0,227 · 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
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