Development of a 4-in-1 Device to Measure Component Properties of Gas Diffusion Layer/Porous Transport Layer for Both Proton Exchange Membrane Fuel Cell and Water Electrolyzer
Notice bibliographique
Résumé
This work aims at developing a 4-in-1 device to simultaneously measure parameters under compression (UC), including thickness (TUC), resistivity (RUC, through-plane), and in-plane permeability (IPP-UC), and to separately measure through-plane permeability (TPP). The simultaneous measurement of TUC/RUC/IPP-UC is accomplished through an annulus sample by measuring the flow rate–pressure relationship in a radial flow [1]. By adding a two-piece adaptor, TPP can also be measured using a disk sample. Typical TUC/RUC/IPP-UC/TPP curves of a gas diffusion layer (GDL) are shown in Figure 1. Upon the design requirements, the TUC/RUC/IPP-UC/TPP tester is calibrated and validated. The 4-in-1 device was originally designed for the characterization of the GDL, a key component of the membrane electrode assembly (MEA) for a proton exchange membrane (PEM) fuel cell. The GDL properties are greatly associated with the cell performance, especially under compression. To ensure the quality of GDLs, it is of great importance to characterize GDL properties with respect to the component standardization and specification. The application of the 4-in-1 device was later extended for the characterization of the porous transport layer (PTL), a crucial component for the anode of PEM water electrolyzer in responding to the increased research and efforts made in the development of, mostly, Ti-based PTLs for PEM water electrolysis [2]-[4] , as commercially available PTLs are basically materials borrowed from other applications, e.g., filtration. The developed TUC/RUC/IPP-UC/TPP device has been proven to be a useful tool for the quality control (QC) of GDLs and PTLs, facilitating the component development, complementing the component supply chain, contributing to cell reliability, and thus reduction of cost, for both the PEM fuel cell and PEM water electrolysis technologies. Acknowledgements This work is financially supported by the Office of Energy Research and Development (OERD) and the Advanced Clean Energy (ACE) Program of the National Research Council Canada (project #NRC-23-140). References [1] X.-Z. Yuan, E. Gu, R. Bredin, M. Baker, S. Lee, T. Biggs, A. Bock, V. Banhardt, J. Russell, F. Girard, Development of a 3-in-1 device to simultaneously measure properties of gas diffusion layer for the quality control of proton exchange membrane fuel cell components, J. Power Sources, 477, 30 (2020) 229009 [2] Z. Kang, S. M. Alia, J. L. Young, G. Bender, Effects of various parameters of different porous transport layers in proton exchange membrane water electrolysis, Electrochim. Acta 354 (2020) 136641 [3] R. J. Ouimet, J. L. Young, T. Schuler, G. Bender, G. M. Roberts, K. E. Ayers, Measurement of Resistance, Porosity, and Water Contact Angle of Porous Transport Layers for Low-Temperature Electrolysis Technologies, Front. Energy Res., 10 (2022) 911077. [4] J. K. Lee, G. Y. Lau, M. Sabharwal, A. Z. Weber, X. Peng, M. C. Tucker, Titanium porous-transport layers for PEM water electrolysis prepared by tape casting, J. Power Sources 559 (2023) 232606 Figure 1 Comparison of typical TUC/RUC/IPP-UC/TPP curves of commercial GDLs and PTLs: (a) TUC; (b) RUC; and (c) IPP-UC as a function of compression. (d) TPP of different samples as a function of differential pressure Figure 1
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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 | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
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.
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 ».