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Enregistrement W4242221148 · doi:10.1149/ma2017-02/32/1369

The Impacts of Microporous Layer Degradation on Liquid Water Distributions in Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells Using Synchrotron Imaging

2017· article· en· W4242221148 sur OpenAlexaff
Hang Liu, Michael G. George, Roswitha Zeis, Matthias Messerschmidt, Joachim Scholta, Aimy Bazylak

Notice bibliographique

RevueECS Meeting Abstracts · 2017
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueFuel Cells and Related Materials
Établissements canadiensUniversity of Toronto
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésProton exchange membrane fuel cellMicroporous materialMaterials scienceChemical engineeringElectrolyteDurabilityWater transportDegradation (telecommunications)Composite materialChemistryFuel cellsEnvironmental scienceWater flowEnvironmental engineeringElectrode

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cell, featuring high power density and zero-local emissions, is a favorable candidate for replacing the traditional internal combustion engine in automotive vehicles. The gas diffusion layer (GDL) in the PEM fuel cell facilitates water management and transport of reactant gases. The GDL is typically coated with a microporous layer (MPL) to improve water management and minimize contact resistance at the catalyst layer/GDL interface, further enhancing overall cell performance (1, 2). Achieving long-term durability is one of the major obstacles to the realization of commercial success for PEM fuel cells. The majority of PEM fuel cell durability research has been focused on the impacts of catalyst layer and membrane degradation on the cell performance, rather than the GDL. However, high quantities of liquid water accumulation in the GDL were reported in a fuel cell with aged (degraded) GDLs compared to a fuel cell with pristine GDLs, leading to significant performance losses through increased mass transport resistance (3). Furthermore, the MPL experienced up to twice the mass loss from the carbon substrate attributed to a carbon-corrosion based accelerated degradation protocol (4). Therefore, a clear understanding of the effects of MPL degradation on the liquid water behavior via in operando visualization is essential. In this study, as-received pristine GDLs were immersed into a heated hydrogen peroxide solution to perform an accelerated degradation process. The porosity distributions of pristine and degraded GDLs were characterized using desktop micro-computed tomography. Pristine and degraded GDLs were then assembled identically in a customized fuel cell for performance comparison and in operando liquid water visualizations conducted using synchrotron X-ray radiography. Synchrotron X-ray radiography has been demonstrated as a highly precise and accurate tool for in operando visualizing liquid water distribution in PEM fuel cells (5). It was found that the presence of the MPL was beneficial for water management in the GDL, further enhancing the cell performance. However, the MPL itself was more prone to degradation (compared to the substrate), leading to significant performance losses. Figure 1 presents the experimental through-plane liquid water distributions in pristine and degraded Sigracet 29 BC GDLs at an operating current density of 2.0 A/cm2. The leftmost location (x = 0 μm) represents the through-plane position of the catalyst layer/MPL interface and the rightmost location (x= 162.5 μm) represents the through-plane position of GDL/flow field interface. Degradation of the MPL resulted in higher quantities of liquid water in the MPL region, as well as in the carbon substrate region. The impacts of MPL degradation on liquid water behavior will be presented in this work, further highlighting impacts of degradation on liquid water management in long-term fuel cell operation. Reference: 1. J. Lee, J. Hinebaugh and A. Bazylak, J.Power Sources., 227(2013). 2. I. Zenyuk, E. Kumbur and S. Litster, J.Power Sources., 241(2013). 3. H. Liu, M. G. George, N. Ge, R. Banerjee, S. Chevalier, J. Lee, P. Shrestha, D. Muirhead, J. Hinebaugh, R. Zeis, M. Messerschmidt, J. Scholta and A. Bazylak, ECS Trans., 75,14(2016). 4. Liu H., George M.G., Messerschmidt M., Zeis R., Kramer D., Scholta J. and A. Bazylak, Journal of the Electrochemical Society.,(Submitted). 5. S. Chevalier, N. Ge, J. Lee, R. Banerjee, H. Liu, G. George, P. Shrestha, D. Muirhead, J. Hinebaugh and Y. Tabuchi, J.Power Sources., (2016). 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)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
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 enseignants0,001
Score d'incertitude au seuil0,004

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

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

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.

Tête enseignante Opus0,008
Tête enseignante GPT0,227
Écart entre enseignants0,219 · 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
Publié2017
Routes d'admission1
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