Mechanical accelerated stress testing and 4D degradation visualization to evaluate hydrocarbon-based membranes for fuel cell operation at intermediate temperatures
Notice bibliographique
Résumé
Although fuel cell operation at intermediate temperatures ( e.g. , 100–120 °C) could potentially reduce cost in heavy-duty transportation, the associated durability challenges need systematic investigation. This work employs ex-situ dynamic mechanical analysis and pressure differential accelerated mechanical stress test together with in-situ fuel cell stability and durability tests to evaluate a sulfo-phenylated poly(phenylene)-based composite membrane for intermediate temperature operation. Compared to wet/dry cycling at 80 °C, the membrane shows ∼50 % lower stress of dehydration and 10x slower crack propagation at 110 °C, albeit the risks of creep failure are higher. Fuel cell testing at fixed current density (1.5 A cm −2 ) demonstrates stable performance at 110 °C and 34 % RH for 100 h, with no indication of irreversible degradation over longer durations. However, single-frequency electrochemical impedance spectroscopy shows that RH cycling at such temperatures increases the rate and depth of membrane drying. In-situ RH cycling durability tests combined with electrochemical diagnostics and 4D X-ray computed tomography visualization reveals membrane-electrode incompatibility and localized thinning near the edges as failure modes. Hence, fully hydrocarbon-based designs with proper stress concentration management are believed to enhance the durability of next generation fuel cell membranes at intermediate temperatures. • Operation at 110 °C, low RH reduces membrane dehydration stress and crack growth. • MEAs ran ∼100 h at 110 °C, 34 % RH, 1.5 A cm −2 with no sign of membrane degradation. • RH cycling AST at 110 °C is proposed, guided by stress–strain and hydration data. • Interface incompatibility in CCMs causes membrane failure during 110 °C RH cycling. • RH cycling at 110 °C induces localized creep and membrane thinning near the edges.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| 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 tête enseignante, 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 ».