目前大多数电动汽车(ev)都在电池组或模块中包含电池，以保持导电性，防止振动引起的疲劳，并提供有效的冷却。模块可以包含冷却鳍片、热敏电阻、泡沫分离器和重复框架元件来容纳电池。当电池在循环过程中膨胀和收缩时，产生的应力会导致电池模块中的材料变形和开裂。这种疲劳会导致电或热接触的损失，因此，航程下降，电池寿命缩短或功能丧失，或传热流体的损失，可能导致电气短路。因此，正确地设计模块和包装以适当地考虑这些袋式电池固有的体积变化是至关重要的。

出版物:

1. D. J. Pereira, J. W. Weidner和T. R. Garrick，“体积变化对多孔硅-石墨复合阳极的可达容量的影响”。j . Electrochem。Soc。166卷，第6期，A1251-A1256(2019)。
2. 吴珊珊，戴玉玉，黄晓光，V. Srinivasan, J. W. Weidner，“基于嵌层驱动容量变化的多孔电极电池性能模拟”，电化学学报。Soc. 2017卷164，第11期，E3592-E3597(2017)。
3. 黄晓东，黄晓东，黄晓东，“双插入电极的体积变化模型”，电化学学报。Soc. 2017卷164，第11期，E3552-E3558(2017)。
4. 黄晓明，黄晓明，黄晓明，“多孔电极嵌入过程中体积变化的模拟”，电化学。Soc. 2014卷161，第8期，E3297-E3301(2014)。

通过数学建模了解锂- s电池中复杂的电化学、传输和相变现象，以解决当前锂- s电池面临的问题和挑战。

出版物:

1. N. Kamyab, J. W. Weidner, R. E. White，电化学学会杂志，166 (2)，A334-A341(2019)。

利用多维、多尺度、多相聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)模型，加深对燃料电池运行过程中气体扩散层(GDL)和微孔层(MPL)内水分运移的理解。研究成果将促进先进大规模运输设计的发展，以提高性能和操作稳健性。

出版物:

1. P. Satjaritanun, S. Hirano, i.v.， Zenyuk, J.W. Weidner, N. Tippayawong，“基于晶格Boltzmann团聚法的PEMFC纳米结构催化剂层内电化学动力学和质量传输的数值研究”，提交给J.电化学学会(2019)。
2. S. Shimpalee, P. Satjaritanun, S, Hirano, N. Tippayawong, J. W. Weidner，“基于联合仿真方法的PEMFC多尺度建模，电化学学会学报，166(8)，F534-F543(2019)。

本工作的目的是使用基于直接建模的晶格玻尔兹曼方法结合原位流动可视化来探索液态水在聚合物电解质燃料电池中使用的气体扩散层(GDLs)内的传输。这些研究包括理解在燃料电池中可能发生的不同条件和情况下GDL内部的水演化、含水饱和度和突破压力。

出版物:

1. P. Satjaritanun, J. W. Weidner, S. Hirano, Z. Lu, Y. Khunatorn, S. Ogawa, S. Litster, A. D. Shum, I. V. Zenyuk, S. Shimpalee，“使用x射线计算机断层扫描和晶格玻尔兹曼方法分析PEMFC气体扩散层内液态水突破的微观尺度”，《电化学》。Soc。中国科学院学报，2017,34 (11)，e3359-e3371。
2. P. Satjaritanun, S. Hirano, A. D. Shum, i.v. Zenyuk, A. Z. Weber, J. W. Weidner，和S. Shimpalee，“使用直接建模和实验可视化组合对不同排列下气体扩散层中水运动的基本理解”，《电化学》。Soc。岩石力学与工程学报，2018,35 (13)，f1115-f1126。

一种聚合物电解质膜水电解器(PEMWE)通过电化学氧化水产生氢和氧。PEMWEs与传统电解槽不同，传统电解槽使用KOH等水电解质来传导离子。三维模型不仅可以预测给定电势下的电流密度输出，还可以预测由两相输运引起的热点位置。在大型商用PEMWEs的流场和多孔传输层设计中，这一点非常重要。

本课题的目的是研究高温熔盐体系中的传质及体系中的腐蚀。将非等温实验与具有热梯度和自然对流的系统的CFD建模相结合，可以增强对样品腐蚀的评估。

出版物:

1. H-S。赵，J.W.范泽，S.希帕利。B. Tavakoli, J.W. Weidner, B. Garcia-Diaz, M. Martinez-Rodriguez, L. Olson, J. Gray，“集中太阳能发电系统熔盐系统中Fe-Ni-Cr合金腐蚀的无因次分析，”腐蚀，72(6)，742- 760,2016。
2. B. Tavakoli, J. W. Weidner, B. Garcia-Diaz, M. Martinez-Rodriguez, L. Olson, S. Shimpalee，“高温熔盐体系内镍合金腐蚀的多维建模”，《电化学》。Soc。岩石力学与工程学报，163(4)，c830-c838, 2016。
3. B. Tavakoli, J. W. Weidner, B. Garcia-Diaz, M. Martinez-Rodriguez, L. Olson, S. Shimpalee，“高温熔盐体系中高温合金阴极保护效应的建模”，《电化学》。Soc。岩石力学与工程学报，2017，(7)，c171-c179。

一种新型硫酸分解催化材料的研制与试验。USC开发的一种新型催化剂制备技术，结合使用:(1)强静电吸附(SEA)，允许形成尺寸分布狭窄的非常小的金属颗粒，以及(2)化学沉积(ED)，以生产受控的双金属催化剂。一个新的实验室规模的分解反应器也将被设计和测试。太阳能驱动的混合硫(HyS)循环也将建模，将选定的反应堆概念与其他HyS接口设备集成在一起。一个大规模的太阳能驱动过程配置将被确定，建模和优化，以实现太阳能效率。

出版物:

1. C. Corgnale, S. Shimpalee, Z. Ma，“热化学制氢循环中硫酸分解的直接太阳能接收反应堆的建模”，在新闻《氢能》杂志，2019。(https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.08.231)
2. C. Corgnale, S. Shimpalee, M.B. Gorensek, P. Satjaritanun, J. W. Weidner, W. a . Summers，“热电化学制氢过程中硫酸分解的卡口热交换器反应器的数值模拟，”国际。[j] .氢能学报，42(32)，20463-20472,2017。

本课题是关于植物污染平衡对燃料电池性能的影响。在这个项目中，我们正在研究不同污染对燃料电池性能的影响，并试图建立一个数学模型，可以显示不同污染机制对燃料电池性能的影响。

聚合物电解质膜燃料电池的商业化需要低成本的组件、材料和制造工艺。具体来说，双极板制造采用的方法是缓慢的，昂贵的，不适合一些先进的流场设计。人们希望开发新的制造技术，使先进的设计能够大批量、低成本。

出版物:

1. S. Shimpalee, V. Lilavivat, H. McCrabb, A. Lozano-Morales, J.W. Van Zee，“理解通道公差对pemfc性能的影响，”Intl。[j] .氢能学报，36/19,1212 - 1223,2011。
2. 李志强，李志强，“质子交换膜燃料电池流动通道中液滴去除的研究”，中国机械工程学报，13,1 -7,2016。
3. S. Shimpalee, V. Lilavivat, H. McCrabb, J.W. Weidner, Y. Khunatorn, H-K。Lee和W-K。李，“双极板材料在质子交换膜燃料电池中的应用研究”，第1期。氢能学报，41,13688-13696,2016。

本项目的总体目标是更好地理解当前H2空气聚合物电解质膜燃料电池的输运现象。水运输及其在燃料电池性能中的作用是本项目的主要重点。项目目标已通过生成定制材料实现;膜，催化剂层，扩散介质和流场，并对其进行原位表征，然后在燃料电池中操作并对结果进行建模。

出版物:

1. V. Lilavivat, S. Shimpalee, J.W. Van Zee, H. Xu和C.K. Mittlesteadt，“PEMFC的电流分布映射，电化学学报，177,1253 - 1260,2015。
2. J. r . Rowlett, V. Lilavivat, A.S. Shaver, Y. Chen, A. Daryaei, H. Xu, C. mittelstead, S. Shimpalee, J.S. Riffle, J. E. McGrath，“质子交换膜的多块聚(芳烯醚腈)二磺化聚(芳烯醚砜)共聚物:第2部分电化学和H2/空气燃料电池分析”，高分子学报，122,296 -302,2017。
3. S. Shimpalee, V. Lilavivat, H. Xu, J. R. Rowlett, C. mittelstead，和J. W. Van Zee，“膜性能对聚合物电解质膜燃料电池性能和传输的影响”，《电化学》。Soc 165 (11)， F1019-F1026, 2018。

在这个项目中，我们想了解双金属电催化剂在不同金属氧化物载体上对甲醇电氧化反应的影响。

本项目的目标是描述聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)的行为由GDLs的基本性质的变化引起。这一目标是通过测量GDL的性能，包括微观和宏观多孔层，燃料电池在各种操作条件下的性能，并通过建立数学模型来实现的。

出版物:

1. M. Martinez, S. Shimpalee，和J. W. Van Zee，“PEMFC气体扩散介质麦克穆林数的测量”，J.电化学。Soc。，156/1, b80-b85, 2009。
2. M. Martinez, S. Shimpalee和J. W. Van Zee，“PEM燃料电池气体扩散介质孔径分布的评估方法和数据”，J.电化学。Soc。， 156/5, b558-b564, 2009。
3. J. Farmer, M. Martinez, S. Shimpalee, B. Duong, S. Seraphin, J.W. Van Zee，“通过SEM图像分析评估PEM燃料电池气体扩散层的孔隙度”，J. Power Sources, 197C, 1- 11,2011。
4. M. Martinez, S. Shimpalee, T. Cui, B. Duong, S. Seraphin, J.W. Van Zee，“微孔层对碳纸气体扩散层麦克穆林数的影响”，能源学报，207,91 -100,2012。
5. S. Shimpalee, V. Lilavivat, H. Xu, C. K. Mittlesteadt, Y. Khunatorn，“自定义气体扩散层对PEMFC性能的实验研究和数值测定”，电化学学报，222,1210-1219,2016。

在这个项目中，我们研究了双电池电化学过滤器的操作，通过定期吸附CO，然后在电极上电化学氧化CO，从重整氢中去除一氧化碳(CO)。在吸附过程中，测量了不同操作参数(如进料CO浓度、流速、电极催化剂负载、进料气体类型、温度)对CO突破的影响。最后实施稳态过滤器操作，将CO浓度从10,000降低到10ppm。

我们正在开发我们的专利气馈式so2去极化电解槽(SDE)，用于混合硫(HyS)工艺，这是唯一实用的、全流体的、用于大规模生产氢气的两步热化学循环。我们已经在一系列操作条件(例如，电流，温度，SO2流速)和设计变化(例如，催化剂类型和负载，膜类型和厚度)下测试了SDE。从我们的工作中得到的一个关键见解是，硫酸的浓度随着电流密度的增加而增加，这会使Nafion等全氟磺酸膜脱水，并增加细胞的抵抗力。我们最近证明了酸掺杂聚苯并咪唑(PBI)膜是Nafion的替代品，因为它们不依赖于水的质子电导率，因此它们提供了在高酸浓度和/或高温下操作的可能性，以最大限度地减少电压损失(例如，动力学和欧姆电阻)。

目前，美国有2200多个生产沼气的地点，具有很高的增长潜力。能源部估计还有近1.4万处场地可以开发。这些新的沼气系统加在一起可以产生足够350万美国家庭使用的能源，减少的排放量相当于道路上减少了1540万辆乘用车。我们的研究旨在通过提高现场在线监测技术来降低投资者风险，从而提高长期流程成功的机会。

出版物:

1. C. E. Turick, S. Shimpalee, P. Satjaritanun, J. W. Weidner, S. Greenway，“方便的非侵入性电化学技术监测微生物过程:现状和展望。”应用微生物生物技术(2019)。https://doi.org/10.1007/s00253-019-10091-y, 2019年。
2. A. L. Martin, P. Satjaritanun, S. Shimpalee, B. A. Devivo, J. W. Weidner, S. Greenway, M. Henson;杜志强，“原位电化学分析微生物活性”，中国生物工程学报，28(1)，2018。

利用晶格玻尔兹曼方法(LBM)建立定量理解粒子混合的工作模型。本研究的主要目的是对对转单轴叶轮与单轴同转双轴叶轮进行特性比较。

出版物:

1. P. Satjaritanun, E. Bringley, J.R. Regalbuto, J.A. Regalbuto, J. Register, J.W. Weidner, Y. Khunatorn，和S. Shimpalee，“反旋转无挡板叶轮混合的实验和计算研究”，化学工程研究与设计，130,63 -77,2018。