Electro-thermal impedance spectroscopy applied to an open-cathode polymer electrolyte fuel cell
Electro-thermal impedance spectroscopy applied to an open-cathode polymer electrolyte fuel cell
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电热阻抗谱在阴极开路聚合物电解质燃料电池中的应用
DOI：
10.1016/j.jpowsour.2015.10.047
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发表时间：
2016
影响因子：
9.2
通讯作者：
Engebretsen E
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Engebretsen E
原位诊断技术的发展对于确保聚合物电解质燃料电池系统的安全有效运行至关重要。红外热成像是一项成熟的技术，已广泛应用于燃料电池；然而，该技术仅限于测量表面温度，并且容易因发射率变化和反射而产生误差。在这里，我们证明电热阻抗谱可用于增强红外热成像并减轻其局限性。以开路阴极聚合物电解质燃料电池作为案例研究。该技术的工作原理是向燃料电池施加周期性电刺激并测量随之而来的表面温度响应（相位和幅度）。通过这种方式，可以确定部件内部发热的位置，并且可以确定发热点和测量点之间的材料和结构的热传导特性。通过选择性地“锁定”合适的调制频率，可以生成电流刺激和温度之间相对幅度的空间分辨图像，为传统时域热分析图提供补充信息。
The development ofin-situdiagnostic techniques is critical to ensure safe and effective operation of polymer electrolyte fuel cell systems. Infrared thermal imaging is an established technique which has been extensively applied to fuel cells; however, the technique is limited to measuring surface temperatures and is prone to errors arising from emissivity variations and reflections. Here we demonstrate that electro-thermal impedance spectroscopy can be applied to enhance infrared thermal imaging and mitigate its limitations. An open-cathode polymer electrolyte fuel cell is used as a case study. The technique operates by imposing a periodic electrical stimulus to the fuel cell and measuring the consequent surface temperature response (phase and amplitude). In this way, the location of heat generation from within the component can be determined and the thermal conduction properties of the materials and structure between the point of heat generation and the point of measurement can be determined. By selectively ‘locking-in’ to a suitable modulation frequency, spatially resolved images of the relative amplitude between the current stimulus and temperature can be generated that provide complementary information to conventional temporal domain thermograms.
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Oluwamayowa A. Obeisun;Q. Meyer;James B. Robinson;C. Gibbs;A. Kucernak;P. Shearing;D. Brett
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