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Enregistrement W7116402286 · doi:10.1016/j.asoc.2025.114489

A parallel Seq2Seq neural architecture for long-horizon performance forecasting and online condition monitoring of fuel cells

2025· article· en· W7116402286 sur OpenAlexafffund
Mohamadali Tofigh, Amir Reza Hanifi, Mahdi Shahbakhti

Notice bibliographique

RevueApplied Soft Computing · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineMaterials Science
ThématiqueAdvancements in Solid Oxide Fuel Cells
Établissements canadiensUniversity of Alberta
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaAlberta InnovatesCummins Incorporated
Mots-clésMultilayer perceptronArtificial neural networkDegradation (telecommunications)Software deploymentPower (physics)Performance indicatorLatency (audio)Condition monitoringReduction (mathematics)

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Solid Oxide Fuel Cells (SOFCs) are efficient and environmentally friendly power generation technologies that have seen increasing applications in recent years. However, their material instability at high operating temperatures makes them susceptible to degradation and unexpected failures. This demands developing robust monitoring algorithms to predict the onset of degradation, thereby facilitating maintenance strategies to extend SOFC longevity. SOFCs suffer from complex, non-stationary degradation processes such as nickel (Ni) reoxidation, where both externally and internally driven dynamics interact over long horizons. Accurately forecasting these dynamics is challenging because existing sequence-to-sequence models either overlook the coupling of internal and external factors or incur prohibitive computational costs that hinder real-time deployment. To address these challenges, this paper introduces an innovative deep neural forecasting network that integrates parallel computing layers, including one-dimensional dilated convolutions and multilayer perceptrons (MLPs), within an interpretable encoder–decoder framework. The design effectively captures redox-induced dynamics while offering efficient memory usage and parallelism. The effectiveness of the architecture is demonstrated through long-horizon forecasting of SOFC performance under Ni reoxidation degradation, benchmarked against transformer-, recurrent-, and MLP-based architectures. Extensive experiments on SOFC degradation datasets, collected from multiple lab-scale fuel cells, demonstrate that the proposed model consistently outperforms state-of-the-art models, achieving an 16 % improvement in Root Mean Squared Error, 20 % in symmetric Mean Absolute Percentage Error, and 23 % in Weighted Absolute Percentage Error metrics. More importantly, our model requires 21 % less Graphics Processing Units (GPU) resources than its counterparts while offering a 36 % faster latency during inference–key advantages for real-time deployment in early-stage degradation detection systems in fuel cell technology. • A novel sequence-to-sequence model that leverages dilated convolutions and MLPs, offering a competitive alternative to transformer-based models for long-horizon forecasting in fuel cells. • Comparison with state of the art neural forecasting models on diverse experimental data from fuel cells operated under nickel redox degradation. • Achieves approximately 19 % higher forecast accuracy with 21 % less GPU usage and 36 % faster runtime, enabling effective real-time monitoring of fuel cell degradation.

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)0,001
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 enseignants0,021
Score d'incertitude au seuil0,041

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

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

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.

Tête enseignante Opus0,021
Tête enseignante GPT0,279
Écart entre enseignants0,258 · 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
Publié2025
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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