Visualizing 4D Pore-Scale Gas Transport in Operating PEM Electrolyzers Using X-Ray Computed Tomography
Notice bibliographique
Résumé
Mass transport losses in polymer electrolyte membrane (PEM) electrolyzers are predominantly caused by the accumulation of oxygen gas within the pores of the porous transport layer (PTL), hindering reactant water delivery to reaction sites (1). To enhance mass transport and optimize electrolyzer performance, a comprehensive understanding of the mechanisms driving oxygen gas transport in the PTL is required. Numerous studies have utilized various imaging techniques - including optical, neutron, and X-ray radiography to elucidate the evolution and transport of oxygen gas in the multiphase flow regime during PEM electrolyzer operation (2). However, these techniques only capture two-dimensional (2D) images, resolving average gas distributions rather than a holistic pore-scale quantification. Few studies have used three-dimensional (3D) imaging to resolve the dynamic microscale distributions of oxygen gas in the PTL. Understanding the impact of key parameters affecting 3D oxygen gas transport, such as PTL morphology, will allow for tailored pore-scale material optimization for enhanced gas transport and improved performance of PEM electrolyzers. This study presents a non-destructive operando imaging approach using X-ray computed tomography (CT), enabling the visualization of transient 3D oxygen gas evolution and transport in the PTL of a PEM electrolyzer. Using state-of-the-art synchrotron X-rays, high temporal and spatial resolutions were achieved to capture the pore-scale formation and growth of oxygen gas pathways within the PTL at various operating conditions. Electrochemical performance of an in-house designed electrolyzer cell was also characterized while acquiring tomographic images to investigate the impact of observed transport mechanisms on performance. The methodology presented in this work showcases the capability of using X-ray CT to visualize the complex interfacial multiphase flow in PTLs. Findings from this study will provide valuable insight towards pore-scale material optimization of clean energy porous materials aimed at curtailing the costs of green hydrogen production. References 1. M. Suermann, T. J. Schmidt, and F.N. Büchi, ECS Trans., 69(17), 1141-1148 (2015). 2. M. Maier, K. Smith, J. Dodwell, G. Hinds, P. R. Shearing, and D. J. L. Brett, Int. J. Hydrog. Energy., 47(1), 30-56 (2022).
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 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 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 ».