Modeling and characterization of micro-porous layers in fuel cells
Notice bibliographique
Résumé
Modern hydrogen powered polymer electrolyte fuel cells (PEFCs) utilize a micro-porous layer (MPL) consisting of carbon nanoparticles and polytetrafluoroethylene (PTFE) to enhance the transport phenomena of reactants and products adjacent to the active catalyst layers.The use of MPLs in advanced PEFCs has aided manufacturing of higher performing fuel cells with substantially reduced cost.However, the underlying mechanisms are not yet completely understood due to a lack of information about the detailed MPL structure and properties.In the present work, the 3D phase segregated nanostructure of an MPL is revealed for the first time through the development of a customized, non-destructive procedure for monochromatic nano-scale X-ray computed tomography (NXCT) visualization.Utilizing this technique, it is discovered that PTFE is situated in conglomerated regions distributed randomly within connected domains of carbon particles; hence, it is concluded that PTFE acts as a binder for the carbon particles and provides structural support for the MPL.Exposed PTFE surfaces are also observed that will aid the desired hydrophobicity of the material.Additionally, the present approach uniquely enables phase segregated calculation of effective transport properties, as reported herein, which is particularly important for accurate estimation of electrical and thermal conductivity.Additionally, two analytical models are developed for estimation of thermal conductivity and diffusivity of MPL, as a function of structural properties, i.e., porosity and pore size.Based on these models, the pore size distribution and porosity of an MPL with a high diffusivity and thermal conductivity is proposed.Finally, a performance model is developed that is used to study the effects of MPL properties on fuel cell performance.Overall, the new imaging technique and associated findings may contribute to further performance improvements and cost reduction in support of fuel cell commercialization for clean energy applications.
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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 | 0,000 | 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 | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 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 ».