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Performance optimization of polymer electrolyte membrane fuel cells using the Nelder-Mead algorithm

Piela, Piotr und Mitzel, Jens und Gülzow, Erich und Hunger, Jürgen und Kabza, Alexander und Jörissen, Ludwig und Valle, Francesco und Pilenga, Alberto und Malkow, Thomas und Tsotridis, Georgios (2017) Performance optimization of polymer electrolyte membrane fuel cells using the Nelder-Mead algorithm. International Journal of Hydrogen Energy, 42 (31), Seiten 20187-20200. Elsevier. doi: 10.1016/j.ijhydene.2017.06.167. ISSN 0360-3199.

Dieses Archiv kann nicht den Volltext zur Verfügung stellen.

Offizielle URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360319917325235

Kurzfassung

The direct-search simplex method for function optimization has been adapted to performance optimization of polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs). The established method is strongly application oriented and uses only experimentally determined data for optimization. It is not restricted to discrete parameters optimums and does not require the use of third-party software or computational resources. Hence, it is easy to implement in fuel cell testing stations. The optimization consists of finding, for a given fuel cell load, an optimum set of values of the 7 fuel cell operating parameters: the fuel cell temperature, the reactants’ stoichiometric ratios, the reactants’ inlet relative humidity, and the reactants’ outlet pressures, resulting in the highest fuel cell performance. The performance is measured using a scalar function of the operating parameters and the load and can be defined according to needs. Two PEMFC performance functions: the fuel cell voltage and the system-related fuel cell efficiency were optimized using the procedure for practically sized PEMFC stacks of two designs. With respect to the nominal operating conditions defined as optimal for each stack design by its manufacturer, the gains from the optimization procedure were up to over 12% and up to over 7% for the stack voltage and efficiency, respectively. The validation of the procedure involved 5 stack specimens and four laboratories and consistent results were obtained.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/113518/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Performance optimization of polymer electrolyte membrane fuel cells using the Nelder-Mead algorithm
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Piela, PiotricriNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mitzel, JensJens.Mitzel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8137-9689NICHT SPEZIFIZIERT
Gülzow, ErichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hunger, JürgenZSWNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kabza, AlexanderZSWNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jörissen, LudwigzswNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Valle, FrancescoJRCNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pilenga, AlbertoJRCNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Malkow, ThomasJRCNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tsotridis, GeorgiosJRCNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:10 Juli 2017
Erschienen in:International Journal of Hydrogen Energy
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:42
DOI:10.1016/j.ijhydene.2017.06.167
Seitenbereich:Seiten 20187-20200
Verlag:Elsevier
ISSN:0360-3199
Status:veröffentlicht
Stichwörter:polymer electrolyte membrane fuel cells performance optimization operating conditions efficiency simplex search stack testing
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Speicher und vernetzte Infrastrukturen
HGF - Programmthema:Brennstoffzellen
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Elektrochemische Prozesse (Brennstoffzellen) (alt)
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Mitzel, Dr. Jens
Hinterlegt am:29 Aug 2017 10:34
Letzte Änderung:02 Nov 2023 13:33

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