Biomimetic Microchannels for the Passive Management of Water in PEM Fuel Cells
Notice bibliographique
Résumé
In polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cells, the bipolar plates (BPPs) are responsible for the transport of reactants (via embedded flow fields), heat, and electrons, and account for 18-28% of the cost of fuel cell systems1. Thus, there is a great opportunity to improve the energy density of PEM fuel cells by improving the functions of BPPs, such as providing liquid water management, which affects reactant delivery and heat distribution. Previous work has shown that mass transport losses due to liquid water accumulation under the lands and channels of PEM fuel cell flow fields limit the power density of fuel cells2. Previous work has demonstrated that water will preferentially flow in a desired direction by implementing biomimetic wicking structures3; however, such wicking structures have not been previously implemented into a fuel cell. Furthermore, the design of BPPs has not been tailored to target areas of water accumulation. In this work, biomimetic geometries that promote passive unidirectional water wicking were implemented in a PEM fuel cell flow field to enhance liquid water removal and the distribution of reactant gases. The BPPs were characterized via constant current electrochemical testing and electrochemical impendence spectroscopy (EIS) to elucidate the dominant losses observed during operation. Operando synchrotron X-ray radiography was performed during the electrochemical testing in order to quantify the liquid water accumulation on the cathode side of the PEM fuel cell. The spatial distribution of liquid water was combined with EIS characterizations to explain the performance of the designs at high current densities, where mass transport losses typically dominate. The results from this work can be used to further optimize the design of PEM fuel cell bipolar plates in order to produce more efficient fuel cell stacks and drive PEM fuel cells into the global energy market. References Y. Wang, D. F. Ruiz Diaz, K. S. Chen, Z. Wang, and X. C. Adroher, Materials Today, 32, 178–203 (2020). N. Ge et al., Electrochimica Acta, 328, 135001 (2019). J. Feng and J. P. Rothstein, Journal of Colloid and Interface Science, 404, 169–178 (2013).
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 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 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 ».