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Failure mode diagnosis in proton exchange membrane fuel cells using local electrochemical noise

Rubio, Ma und Garcia Sanchez, Daniel und Gazdzicki, Pawel und Friedrich, K. Andreas und Urquia, A (2022) Failure mode diagnosis in proton exchange membrane fuel cells using local electrochemical noise. Journal of Power Sources, 541, Seite 23158. Elsevier. doi: 10.1016/j.jpowsour.2022.231582. ISSN 0378-7753.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: http://www.elsevier.com/locate/jpowsour

Kurzfassung

Early diagnosis of fuel cell failure modes is a very active research topic, as it improves robustness and durability of fuel cells used in commercial applications. The diagnosis method should be suited for being applied in real time, without interfering with the fuel cell operation, and it should be implemented using inexpensive hardware and light equipment. A novel method of failure diagnosis in PEM fuel cells, based on the analysis of local electrochemical noise, is proposed. Seven electrochemical noise signals are acquired in different parts of the cell, significantly increasing the information for an effective diagnosis, since previous studies have only analyzed a single signal from the electrochemical noise in the cell. Each electrochemical noise signal is frequency decomposed using wavelet transform to create a characteristic pattern. These patterns are used in a deep learning neural network to perform the cell state classification. The proposed method has been successfully applied to the classification of 26 different states achieved in experiments where the following factors have been varied: (1) average current density; (2) airflow; (3) drying; and (4) air pressure. The mean successful identification rate of the 26 states is above 85%. The proposed diagnosis method is well-suited for real-time diagnosis, and it can be implemented using lightweight and inexpensive hardware

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/186819/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Failure mode diagnosis in proton exchange membrane fuel cells using local electrochemical noise
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Rubio, MaUNEDNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Garcia Sanchez, DanielDaniel.GarciaSanchez (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gazdzicki, PawelPawel.Gazdzicki (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5728-7861NICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, K. Andreasandreas.friedrich (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Urquia, AUNEDNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Mai 2022
Erschienen in:Journal of Power Sources
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:541
DOI:10.1016/j.jpowsour.2022.231582
Seitenbereich:Seite 23158
Verlag:Elsevier
ISSN:0378-7753
Status:veröffentlicht
Stichwörter:PEM fuel cell Local diagnosis Electrochemical noise Wavelet transform Neural networks
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Thermische Hochtemperaturtechnologien
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Thermochemische Prozesse
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Garcia Sanchez, Dr Daniel
Hinterlegt am:22 Jul 2022 15:07
Letzte Änderung:27 Jun 2023 08:39

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