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Caractérisation des phénomènes de transport de gaz dans les couches de diffusion de gaz dans une pile à combustible à membrane
No full textIn membrane fuel cells, the feed gas must pass through a porous layer of carbonaceous material (GDL, gas diffusion layer) to access the catalyst, enabling the electrochemical reaction and subsequent energy production. In general, this layer consists of a macroporous substrate (MPS) covered by a thinner structural undercoat called a microporous layer (MPL) in contact with the electrode. The project here focuses on the study of gas transport phenomena in commercially available diffusion layers, which are essentially complex porous media (MPL+MPS). GDLs have a key role in the distribution of gases and the evacuation of produced water: in addition to diffusion and convection, the intrinsic properties of these layers are known to play a significant role on the overall performance of the fuel cell. The present approach relies on various sources of experimental observations to understand and characterize these transport flows in GDL in order to obtain a phenomenological formalism. To this end, ex-situ measurements using a "diffusion bridge" technique are carried out in a laboratory cell (called a fundamental cell) to estimate the directional permeability of the gas or in a fuel cell to estimate the equivalent permeability under conditions closer to cell operation. Essentially, the conditions for measuring gas transport have been modified, using (i) a single dry gas, (ii) a mixture of dry gases, (iii) humidified gases, (iv) gas flow in the presence of liquid water, and (v) variable cell compression. The results obtained on gas permeability, first through experimentation and then by using the data in established fundamental models, provide more precise information on the gas transport mechanism in these complex-structured GDLs when placed inside PEM fuel cells, leading to a significant understanding.Dans les piles à combustible à membrane, les gaz d’alimentation doivent passer à travers une couche poreuse à base de matériaux carbonés (GDL) gas diffusion layer pour accéder au catalyseur, rendant possible la réaction électrochimique et la production d'énergie qui s'ensuit. En général, cette couche est constituée d'un support macroporeux (MPS, macroporous substrate) recouvert d'une sous-couche de structure plus fine appelée couche microporeuse (MPL, microporous layer) en contact avec l'électrode. Le projet porte ici sur l'étude des phénomènes de transport des gaz dans les couches de diffusion disponibles dans le commerce, qui sont essentiellement des milieux poreux complexes (MPL+MPS). Les GDL ont un rôle clé dans la distribution des gaz et l'évacuation de l'eau produite : outre la diffusion et la convection, les propriétés intrinsèques de ces couches sont connues pour jouer un rôle significatif sur la performance globale de la pile à combustible. La présente approche s'appuie sur diverses sources d'observations expérimentales pour comprendre et caractériser ces flux de transport dans la GDL en vue d'obtenir un formalisme phénoménologique. À cette fin, des mesures ex-situ utilisant une technique de "pont de diffusion", dans une cellule de laboratoire (appelée cellule fondamentale ) pour estimer la perméabilité directionnelle du gaz ou bien dans une pile à combustible, afin d’estimer la perméabilité équivalente dans des conditions plus proches du fonctionnement de la pile. Pour l'essentiel, les conditions de mesure du transport de gaz ont été modifiées, en utilisant (i) un seul gaz sec, (ii) un mélange de gaz secs, (iii) des gaz humidifiés, (iv) un flux de gaz en présence d'eau liquide et (v) une compression variable des cellules. Les résultats obtenus sur la perméabilité au gaz : d'abord par l'expérimentation et ensuite en utilisant les données dans des modèles fondamentaux établis, permettent d'obtenir des informations plus précises sur le mécanisme de transport du gaz dans ces GDL de structure complexe lorsqu'elles sont placées à l'intérieur des piles à combustible PEM, ce qui permet d'acquérir une compréhension significative
Caractérisation des phénomènes de transport de gaz dans les couches de diffusion de gaz dans une pile à combustible à membrane
No full textIn membrane fuel cells, the feed gas must pass through a porous layer of carbonaceous material (GDL, gas diffusion layer) to access the catalyst, enabling the electrochemical reaction and subsequent energy production. In general, this layer consists of a macroporous substrate (MPS) covered by a thinner structural undercoat called a microporous layer (MPL) in contact with the electrode. The project here focuses on the study of gas transport phenomena in commercially available diffusion layers, which are essentially complex porous media (MPL+MPS). GDLs have a key role in the distribution of gases and the evacuation of produced water: in addition to diffusion and convection, the intrinsic properties of these layers are known to play a significant role on the overall performance of the fuel cell. The present approach relies on various sources of experimental observations to understand and characterize these transport flows in GDL in order to obtain a phenomenological formalism. To this end, ex-situ measurements using a "diffusion bridge" technique are carried out in a laboratory cell (called a fundamental cell) to estimate the directional permeability of the gas or in a fuel cell to estimate the equivalent permeability under conditions closer to cell operation. Essentially, the conditions for measuring gas transport have been modified, using (i) a single dry gas, (ii) a mixture of dry gases, (iii) humidified gases, (iv) gas flow in the presence of liquid water, and (v) variable cell compression. The results obtained on gas permeability, first through experimentation and then by using the data in established fundamental models, provide more precise information on the gas transport mechanism in these complex-structured GDLs when placed inside PEM fuel cells, leading to a significant understanding.Dans les piles à combustible à membrane, les gaz d’alimentation doivent passer à travers une couche poreuse à base de matériaux carbonés (GDL) gas diffusion layer pour accéder au catalyseur, rendant possible la réaction électrochimique et la production d'énergie qui s'ensuit. En général, cette couche est constituée d'un support macroporeux (MPS, macroporous substrate) recouvert d'une sous-couche de structure plus fine appelée couche microporeuse (MPL, microporous layer) en contact avec l'électrode. Le projet porte ici sur l'étude des phénomènes de transport des gaz dans les couches de diffusion disponibles dans le commerce, qui sont essentiellement des milieux poreux complexes (MPL+MPS). Les GDL ont un rôle clé dans la distribution des gaz et l'évacuation de l'eau produite : outre la diffusion et la convection, les propriétés intrinsèques de ces couches sont connues pour jouer un rôle significatif sur la performance globale de la pile à combustible. La présente approche s'appuie sur diverses sources d'observations expérimentales pour comprendre et caractériser ces flux de transport dans la GDL en vue d'obtenir un formalisme phénoménologique. À cette fin, des mesures ex-situ utilisant une technique de "pont de diffusion", dans une cellule de laboratoire (appelée cellule fondamentale ) pour estimer la perméabilité directionnelle du gaz ou bien dans une pile à combustible, afin d’estimer la perméabilité équivalente dans des conditions plus proches du fonctionnement de la pile. Pour l'essentiel, les conditions de mesure du transport de gaz ont été modifiées, en utilisant (i) un seul gaz sec, (ii) un mélange de gaz secs, (iii) des gaz humidifiés, (iv) un flux de gaz en présence d'eau liquide et (v) une compression variable des cellules. Les résultats obtenus sur la perméabilité au gaz : d'abord par l'expérimentation et ensuite en utilisant les données dans des modèles fondamentaux établis, permettent d'obtenir des informations plus précises sur le mécanisme de transport du gaz dans ces GDL de structure complexe lorsqu'elles sont placées à l'intérieur des piles à combustible PEM, ce qui permet d'acquérir une compréhension significative
Characterization of gas transport phenomena in gas diffusion layers in a membrane fuel cell
No full textDans les piles à combustible à membrane, les gaz d’alimentation doivent passer à travers une couche poreuse à base de matériaux carbonés (GDL) gas diffusion layer pour accéder au catalyseur, rendant possible la réaction électrochimique et la production d'énergie qui s'ensuit. En général, cette couche est constituée d'un support macroporeux (MPS, macroporous substrate) recouvert d'une sous-couche de structure plus fine appelée couche microporeuse (MPL, microporous layer) en contact avec l'électrode. Le projet porte ici sur l'étude des phénomènes de transport des gaz dans les couches de diffusion disponibles dans le commerce, qui sont essentiellement des milieux poreux complexes (MPL+MPS). Les GDL ont un rôle clé dans la distribution des gaz et l'évacuation de l'eau produite : outre la diffusion et la convection, les propriétés intrinsèques de ces couches sont connues pour jouer un rôle significatif sur la performance globale de la pile à combustible. La présente approche s'appuie sur diverses sources d'observations expérimentales pour comprendre et caractériser ces flux de transport dans la GDL en vue d'obtenir un formalisme phénoménologique. À cette fin, des mesures ex-situ utilisant une technique de "pont de diffusion", dans une cellule de laboratoire (appelée cellule fondamentale ) pour estimer la perméabilité directionnelle du gaz ou bien dans une pile à combustible, afin d’estimer la perméabilité équivalente dans des conditions plus proches du fonctionnement de la pile. Pour l'essentiel, les conditions de mesure du transport de gaz ont été modifiées, en utilisant (i) un seul gaz sec, (ii) un mélange de gaz secs, (iii) des gaz humidifiés, (iv) un flux de gaz en présence d'eau liquide et (v) une compression variable des cellules. Les résultats obtenus sur la perméabilité au gaz : d'abord par l'expérimentation et ensuite en utilisant les données dans des modèles fondamentaux établis, permettent d'obtenir des informations plus précises sur le mécanisme de transport du gaz dans ces GDL de structure complexe lorsqu'elles sont placées à l'intérieur des piles à combustible PEM, ce qui permet d'acquérir une compréhension significative.In membrane fuel cells, the feed gas must pass through a porous layer of carbonaceous material (GDL, gas diffusion layer) to access the catalyst, enabling the electrochemical reaction and subsequent energy production. In general, this layer consists of a macroporous substrate (MPS) covered by a thinner structural undercoat called a microporous layer (MPL) in contact with the electrode. The project here focuses on the study of gas transport phenomena in commercially available diffusion layers, which are essentially complex porous media (MPL+MPS). GDLs have a key role in the distribution of gases and the evacuation of produced water: in addition to diffusion and convection, the intrinsic properties of these layers are known to play a significant role on the overall performance of the fuel cell. The present approach relies on various sources of experimental observations to understand and characterize these transport flows in GDL in order to obtain a phenomenological formalism. To this end, ex-situ measurements using a "diffusion bridge" technique are carried out in a laboratory cell (called a fundamental cell) to estimate the directional permeability of the gas or in a fuel cell to estimate the equivalent permeability under conditions closer to cell operation. Essentially, the conditions for measuring gas transport have been modified, using (i) a single dry gas, (ii) a mixture of dry gases, (iii) humidified gases, (iv) gas flow in the presence of liquid water, and (v) variable cell compression. The results obtained on gas permeability, first through experimentation and then by using the data in established fundamental models, provide more precise information on the gas transport mechanism in these complex-structured GDLs when placed inside PEM fuel cells, leading to a significant understanding
Biomimetic synthesis of nanocrystalline silver sol using cysteine: stability aspects and antibacterial activities
No full textThe study reports the development of a simple, environmentally benign green chemical route to produce stable silver nanoparticle (Ag-np) sols with excellent antibacterial properties under ambient conditions. The method involves the room temperature reduction of AgNO3 by cysteine (aq) and requires no additional capping/stabilizing agent. It essentially mimics the redox reaction that takes place during incubation of the cell-free extract from Trichoderma asperellum in the presence of AgNO3 (aq) (P. Mukherjee, M. Roy, B. P. Mandal, G. K. Dey, P. K. Mukherjee, J. Ghatak, A. K. Tyagi and S. P. Kale, Nanotechnology, 2008, 19, 075103), wherein cysteine, a biomolecule present in the fungal extract, acts as a potential reducing agent. Additionally, cysteine acts as a capping molecule in the present case. Formation of Ag-nps was evidenced from UV-Vis, TEM, XRD and EDS studies. The stability of Ag sols has been shown to depend strongly on the concentration of cysteine relative to that of AgNO3. Sols obtained by reacting 0.1 mM of cysteine with 1 mM of AgNO3 remained stable for more than one month at 24 °C. The role of cysteine as capping molecule and the possible modes of its linkages with Ag-nps was studied by FT-IR, XPS and Raman spectroscopy. Bonding of Ag with either or all the three, thiolate, amino and carboxylate groups of the cysteine molecule via stable PH configuration is believed to have resulted in the stabilization of the Ag-nps. Antibacterial activity of the cysteine capped Ag sol was studied along with that of the Ag sol obtained by fungal route. Both the sols exhibited excellent and comparable efficacies as bactericidal agents against gram negative bacteria E. coli BW (25113), with one of the lowest minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration (MBC) values published so far
Fabrication, simulation and testing of a zero voltage switching strategy based high frequency buck converter
No full text
Traditional Crafts as Materials in Placemaking: Application and Sustainability in Aesthetic Transformation of Geometry of Urban Public Spaces
No full textClosed loop speed control of a laboratory fabricated brush-less DC motor drive prototype using position sensor
No full textSOS algorithm-based optimization techniques for efficient wind-diesel hybrid systems featuring STATCOM-POSICAST control
No full textAbstract A wind-diesel hybrid system integrates wind turbines and diesel generators for providing power that is reliable and efficient, specifically for remote or off-grid locations. The random nature of wind energy may lead to voltage swings and reactive power imbalances, which jeopardise system stability and power quality. Proper reactive power compensation is essential to ensure voltage stability along with power factor improvement and transmission line loss reduction. Here the static synchronous compensator is employed in a model for a wind-diesel hybrid system for compensation of reactive power to enable smooth operation of power. Transients have the most crucial role in monitoring the stability problems. A static synchronous compensator (STATCOM)-aided controller is also considered for the analysis of the behaviour of the proposed system. A Posicast Controller is a type of feed-forward controller utilised to reduce or suppress oscillations in system response. It does so by providing a control signal that zeroes out the oscillatory parts of system dynamics. With a STATCOM, the Posicast controller tries to enhance reactive power compensation transient response, leading to quicker voltage regulation, reduced overshoot and smaller settling time during disturbances. The Symbiotic Organism Search is one of the bio-inspired metaheuristic algorithms employed in the optimisation study of the hybrid system for transient analysis and others. The effectiveness of the Posicast controller in transient analysis to minimise settling time and reduce damping in oscillations is emphasised in the current study. The suggested algorithm is studied with established optimisation methods such as Ant Lion Optimisation (ALO), Gravitational Search Algorithm (GSA), Seeker Optimisation Algorithm (SOA) and Symbiotic Organism Search Optimisation (SOS) on the MATLAB platform. The suggested system attains a low steady-state error (Ess) of 0.0129, a rapid rise time (tr) of 7.8240, a rapid settling time (ts) of 8.0685 s and a very low peak overshoot (Mp) of 0.0321%, which guarantees better stability and optimal performance under dynamic operating conditions. The above results show that the suggested system achieves better accuracy than other methods under different operating conditions
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