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Enregistrement W7032785342

Optimal Shape Design for Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell Cathode Air Channel: Modelling, Computational and Mathematical Analysis

2012· other· en· W7032785342 sur OpenAlexvenueno aff

Notice bibliographique

RevueLibrary and Archives Canada (Government of Canada) · 2012
Typeother
Langueen
DomaineAgricultural and Biological Sciences
ThématiqueLinguistic and Cultural Studies
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésProton exchange membrane fuel cellHydrogenOptimal designCathodeElectricityElectrolytePressure dropGaseous diffusion
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Hydrogen fuel cells are devices used to generate electricity from the electrochemical reaction between air and hydrogen gas. An attractive advantage of these devices is that their byproduct is water, which is very safe to the environment. However, hydrogen fuel cells still lack some improvements in terms of increasing their life time and electricity production, decreasing power losses, and optimizing their operating conditions. In this thesis, the cathode part of the hydrogen fuel cell will be considered. This part mainly consists of an air gas channel and a gas diffusion layer. To simulate the fluid dynamics taking place in the cathode, we present two models, a general model and a simple model both based on a set of conservation laws governing the fluid dynamics and chemical reactions. A numerical method to solve these models is presented and verified in terms of accuracy. We also show that both models give similar results and validate the simple model by recovering a polarization curve obtained experimentally. Next, a shape optimization problem is introduced to find an optimal design of the air gas channel. This problem is defined from the simple model and a cost functional, $E$, that measures efficiency factors. The objective of this functional is to maximize the electricity production, uniformize the reaction rate in the catalytic layer and minimize the pressure drop in the gas channel. The impact of the gas channel shape optimization is investigated with a series of test cases in long and short fuel cell geometries. In most instances, the optimal design improves efficiency in on- and off-design operating conditions by shifting the polarization curve vertically and to the right.\n\nThe second primary goal of the thesis is to analyze mathematical issues related to the introduced shape optimization problem. This involves existence and uniqueness of the solution for the presented model and differentiability of the state variables with respect to the domain of the air channel. The optimization problem is solved using the gradient method, and hence the gradient of $E$ must be found. The gradient of $E$ is obtained by introducing an adjoint system of equations, which is coupled with the state problem, namely the simple model of the fuel cell. The existence and uniqueness of the solution for the adjoint system is shown, and the shape differentiability of the cost functional $E$ is proved.

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 enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,010
Score d'incertitude au seuil0,020

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0000,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0020,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

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.

Tête enseignante Opus0,010
Tête enseignante GPT0,156
Écart entre enseignants0,146 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2012
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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