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Application based multi-objective performance optimization of a proton exchange membrane fuel cell

Sohani, Ali und Naderi, Shayan und Torabi, Farschad und Sayyaadi, Hoseyn und Golizadeh Akhlaghi, Yousef und Zhao, Xudong und Talukdar, Krishan und Said, Zafar (2020) Application based multi-objective performance optimization of a proton exchange membrane fuel cell. Journal of Cleaner Production, 252, Seite 119567. Elsevier. doi: 10.1016/j.jclepro.2019.119567. ISSN 0959-6526.

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Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959652619344373

Kurzfassung

An application-based multi-objective optimization approach is presented to acquire the best operation condition for a proton-exchange membrane fuel cell. The optimization is done for propulsion, power station, and portable applications, in which the recommended range for decision variables and importance level of the objective functions are taken into consideration for optimization to obtain more accurate and practical results. In the multi-objective optimization, from each important aspect of the performance, i.e., technical, economic, dimensional, and environmental aspects, one objective is selected. The effect of the maximum allowable (threshold) current density on both optimum decision variables and objective functions are also investigated to find the best value for that. The results reveal that increasing the maximum allowable current density leads to improvements in optimized values of all the objective functions. Moreover, the conducted sensitivity analyses determine that the best value for threshold current density for the propulsion and power station applications is 1.3 A cm−2 and for the portable application is 1.5 A cm−2. Furthermore, comparison of the results to the base case condition shows that values of the temperature, pressure, and voltage in power station are not affected by optimization, whereas substantial decrease in both propulsion and portable applications brings more level of safety. Similarly, objective functions, i.e., efficiency, levelized cost, size, and greenhouse emission are averagely improved by 9.93, 16.95, 37.13, and 7.77%, respectively. The proposed procedure helps to design and manufacture the high-performance proton-exchange membrane fuel cells based on the employed application and users’ preference.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/133587/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Application based multi-objective performance optimization of a proton exchange membrane fuel cell
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Sohani, AliNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Naderi, ShayanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Torabi, FarschadNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sayyaadi, HoseynNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Golizadeh Akhlaghi, YousefNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zhao, XudongNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Talukdar, KrishanKrishan.Talukdar (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Said, ZafarNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:10 April 2020
Erschienen in:Journal of Cleaner Production
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:252
DOI:10.1016/j.jclepro.2019.119567
Seitenbereich:Seite 119567
Verlag:Elsevier
ISSN:0959-6526
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Application-based survey Polymer electrolyte membrane fuel cell Techno-economic investigation Multi-objective optimization Weighted decision making
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: Talukdar, Krishan
Hinterlegt am:23 Jan 2020 14:11
Letzte Änderung:01 Feb 2022 03:00

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