Coupling deep learning and multi-objective genetic algorithms to achieve high performance and durability of direct internal reforming solid oxide fuel cell

固体氧化物燃料电池 耐久性 沉积(地质) 算法 遗传算法 帕累托原理 灵敏度(控制系统) 参数统计 多目标优化 材料科学 数学优化 还原(数学) 联轴节(管道) 计算机科学 工艺工程 机械工程 工程类 机器学习 化学 数学 电子工程 复合材料 古生物学 沉积物 物理化学 统计 几何学 阳极 生物 电极
作者
Yang Wang,Cheng-Ru Wu,Siyuan Zhao,Jing Wang,Bingfeng Zu,Minfang Han,Qing Du,Meng Ni,Kui Jiao
出处
期刊:Applied Energy [Elsevier BV]
卷期号:315: 119046-119046 被引量:7
标识
DOI:10.1016/j.apenergy.2022.119046
摘要

• A novel framework is proposed for DIR-SOFC optimization. • A comprehensive parameter study is performed by developing a multi-physics model. • The surrogate model for fast prediction is built using a deep learning algorithm. • The Pareto fronts are obtained by the multi-objective genetic algorithms. • A significant reduction of carbon deposition is achieved. Direct internal reforming (DIR) operation of solid oxide fuel cell (SOFC) reduces system complexity, improves system efficiency but increases the risk of carbon deposition which can reduce the system performance and durability. In this study, a novel framework that combines a multi-physics model, deep learning, and multi-objective optimization algorithms is proposed for improving SOFC performance and minimizing carbon deposition. The sensitive operating parameters are identified by performing a global sensitivity analysis. The results of parameter analysis highlight the effects of overall temperature distribution and methane flux on carbon deposition. It is also found that the reduction of carbon deposition is accompanied by a decrease in cell performance. Besides, it is found that the coupling effects of electrochemical and chemical reactions cause a higher temperature gradient. Based on the parametric simulations, multi-objective optimization is conducted by applying a deep learning-based surrogate model as the fitness function. The optimization results are presented by the Pareto fronts under different temperature gradient constraints. The Pareto optimal solution set of operating points allows a significant reduction in carbon deposition while maintaining a high power density and a safe maximum temperature gradient, increasing cell durability. This novel approach is demonstrated to be powerful for the optimization of SOFC and other energy conversion devices.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
成就的大有完成签到,获得积分10
刚刚
复杂月亮完成签到,获得积分10
刚刚
waiho完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
lunwenqigai完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
MPC完成签到,获得积分20
3秒前
复杂月亮发布了新的文献求助10
4秒前
波酱完成签到,获得积分10
4秒前
gggzzzhhh发布了新的文献求助10
5秒前
米乐时光发布了新的文献求助10
5秒前
淡泊宁静完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
酷波er应助yidezhang采纳,获得10
6秒前
Baimei完成签到,获得积分0
7秒前
De17发布了新的文献求助10
7秒前
烟花应助qq采纳,获得20
9秒前
CipherSage应助玉梅采纳,获得10
9秒前
Yuki完成签到,获得积分10
10秒前
精明凌旋发布了新的文献求助30
10秒前
11秒前
11秒前
Ballyhooed发布了新的文献求助10
11秒前
芋头粽子完成签到,获得积分10
11秒前
Zeroing完成签到,获得积分10
11秒前
HelloWORLD完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
小马甲应助勤劳的斑马采纳,获得10
14秒前
乐乐应助七濑采纳,获得10
14秒前
14秒前
HelloWORLD发布了新的文献求助10
15秒前
dl应助余又采纳,获得20
16秒前
科研通AI6.2应助zizou633采纳,获得10
17秒前
哈哈完成签到,获得积分20
17秒前
xingyan发布了新的文献求助10
18秒前
大师完成签到,获得积分10
18秒前
19秒前
molihuakai应助完美的断缘采纳,获得10
19秒前
20秒前
fvt发布了新的文献求助10
20秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Developing Genetic Editing Tools for Lysobacter 2000
卤化钙钛矿人工突触的研究 2000
Моделирование процессов самоорганизации в кристаллообразующих системах 1000
History of U.S. Space Surveillance and Satellite Cataloging 1000
Adhesion Science: Principles & Practice 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6520039
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8313035
关于积分的说明 17778797
捐赠科研通 5622144
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2926978
邀请新用户注册赠送积分活动 1903901
关于科研通互助平台的介绍 1764299