校園生活：燃料電池內(nèi)部：成像方法有望帶來工業(yè)洞察力
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含氫物質(zhì)對許多行業(yè)都很重要，但是科學(xué)家們一直在努力獲取詳細(xì)的圖像以了解元素的行為。在《科學(xué)儀器評論》中，研究人員證明了用于水的不同狀態(tài)(即液態(tài)，冷凍和過冷)中氫的定量化，可用于環(huán)保型燃料電池。
Paul Scherrer研究所的負(fù)責(zé)人Pierre Boillat說：“我們的方法不僅限于燃料電池或水。化學(xué)工業(yè)中有很多化合物，包括電化學(xué)，電池電解質(zhì)或氧化還原流通池，它們也含有氫?！痹谌鹗?。
當(dāng)純凈水冷卻到零攝氏度以下時(shí)，它并不總是形成冰，而是可以以液態(tài)形式保留，稱為過冷水。該現(xiàn)象在某種程度上在聚合物電解質(zhì)燃料電池中發(fā)生，并且由于已知水的凍結(jié)和隨后的體積膨脹會引起損壞，因此有興趣了解這些水的狀態(tài)。
瑞士團(tuán)隊(duì)使用中子束檢查鋁壁校準(zhǔn)池的內(nèi)部。中子以可檢測的方式從H2O分子的氫彈回，就像使用X射線對骨骼成像一樣。Boillat的團(tuán)隊(duì)先前證明，較低中子能的冰和過冷水的不同橫截面可用于成像。他們改進(jìn)了產(chǎn)生具有前所未有對比度的圖像的過程。
Boillat說：“我們開發(fā)了一種方法，該方法使用了非常寬的重復(fù)脈沖的高占空比，從而提供了更強(qiáng)的光束通量，因此我們可以更快地進(jìn)行測量并獲得更好的圖像質(zhì)量。”他的重慶科普中心團(tuán)隊(duì)在位于德國柏林Helmholtz Zentrum的歐洲散裂源測試裝置的光束線上實(shí)施了周期，飛行時(shí)間測量。
作者M(jìn)uriel Siegwart解釋說，將測量速度從5小時(shí)增加到5分鐘，對于跟蹤反應(yīng)的進(jìn)展至關(guān)重要。她希望進(jìn)一步提高速度，以便他們可以跟蹤冰的形成以及隨后燃料電池內(nèi)的損壞。
Boillat強(qiáng)調(diào)了團(tuán)隊(duì)的跨洲合作對于確認(rèn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果至關(guān)重要。其中包括與加州大學(xué)伯克利分校的中子探測器專家以及阿根廷巴里洛切的中子物理系和巴爾塞羅研究所的理論模擬專家合作。
Boillat說：“我們觀察到溫度對測量的影響，但不確定這是否是實(shí)驗(yàn)偏差的形式。它與理論模型完全吻合，證明這是真實(shí)的影響?！?/p>
Boillat的團(tuán)隊(duì)也是率先使用波長幀倍頻斬波器系統(tǒng)的第一個(gè)團(tuán)隊(duì)，該技術(shù)是瑞典正在建造的歐洲散裂源設(shè)施的幾臺儀器中所采用的一種增強(qiáng)技術(shù)。利用此方法獲得的參考數(shù)據(jù)，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種理論框架，可優(yōu)化所采集圖像中的對比度和噪聲比。該團(tuán)隊(duì)正在將該框架應(yīng)用于鋰離子電池的分析。
