Dynamic acoustic emission analysis of polymer electrolyte membrane fuel cells
Dynamic acoustic emission analysis of polymer electrolyte membrane fuel cells
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聚合物电解质膜燃料电池的动态声发射分析
DOI：
10.1039/d2ya00037g
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发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Bethapudi V
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Bethapudi V
声发射（AE）技术已被证明是一种非侵入性和非破坏性的水管理诊断工具的聚合物电解质膜燃料电池（PEMFC）。声发射探测质子交换膜燃料电池流场中水的产生和去除的动力学，以建立电池内部的水合状态，并已被用来在不同的操作条件下电声地表征质子交换膜燃料电池的性能。在这项研究中，PEMFC内的声活性和电化学反应速率之间的动态关系进行了探讨，通过相关的AE从PEMFC与他们的性能，使用不同的基于时间的表征（极化扫描在10秒，60秒，和120秒的电压稳定持续时间）。与10 s时相比，60 s和120 s时产生的最大电流密度降低了约16%。此外，洪水在较长的持续时间被证实声发射作为极化（AEFP）和电化学阻抗谱测量的函数。AE技术作为PEMFC直接水诊断工具的有效性是通过正反向极化扫描确定的。在这里，在电池极化过程中产生的AE能量用于理解燃料电池内部的水吸收和释放机制。此外，通过恒电流和恒电位测量进行电池耐久性测试，其中确定电池性能和测量的AE之间的同步关系。
The acoustic emission (AE) technique has been demonstrated as a non-invasive and non-destructive water management diagnostic tool for polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs). AE probes the dynamics of water generation and removal at the flow-field of a PEMFC to establish the hydration state inside the cell and has been utilised to electro-acoustically characterise the performance of a PEMFC under different operating conditions. In this study, the dynamic relationship between the acoustic activity and the rate of electrochemical reaction inside a PEMFC is explored by correlating AE from PEMFCs with their performance using different time-based characterisations (polarisation scans at 10 s, 60 s, and 120 s voltage stabilisation durations). Flooding resulted in ∼16% decrease in maximum current density generated at 60 s and 120 s conditions compared to that at 10 s. Besides, flooding at longer durations is confirmed by acoustic emission as a function of polarisation (AEfP) and electrochemical impedance spectroscopy measurements. The effectiveness of the AE technique as a direct water diagnostic tool for PEMFCs is established through forward-reverse polarisation scans. Here, the AE energy generated during cell polarisations is utilised in understanding the water uptake and release mechanism inside the fuel cell. Furthermore, cell durability testing is performed through galvanostatic and potentiostatic measurements, where a synchronous relationship between the cell performance and the measured AE is identified.
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Valente, Silvio
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D. Brett
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通讯作者：
Oluwamayowa A. Obeisun;Q. Meyer;James B. Robinson;C. Gibbs;A. Kucernak;P. Shearing;D. Brett
影响因子：
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通讯作者：
Brett, Daniel J. L.
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Bethapudi V
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Bethapudi V