Ученые визуализировали процессы внутри топливного элемента
Швейцарские исследователи оценили количество водорода при разных состояниях воды – жидком, замороженном и сверхохлажденном. Данные помогут в разработке экологически дружественных топливных элементов.
Результаты работы группы представлены в Review of Scientific Instruments, сообщает sciencedaily.com. Исследование было проведено специалистами из Института Пола Шеррера.
Содержащие водород вещества важны для многих видов промышленности. Но ученым не удавалось получить подробные изображения, помогающие понять поведение элемента. Исследование проливает свет на этот вопрос.
«Наш метод не ограничен топливными элементами или водой. В химической промышленности много веществ, включая электролиты, также содержащие водород», — сказал руководитель команды, Пьер Боийят.
При охлаждении ниже 0°С чистая вода может не замерзнуть, а остаться жидкой. Явление наблюдается в ТЭ с полимерными электролитами. При замерзании вода расширяется и может повредить емкость.
Исследователи использовали нейтронные лучи для визуализации калибровочной ячейки с алюминиевыми стенками. Команда уже использовала метод для получения изображений. Теперь авторы модифицировали систему, создав картинку с беспрецедентным контрастом.
«Наш метод включает интенсивный цикл повторяющихся широкополосных импульсов. Они обеспечили большую плотность пучка, позволив ускорить измерения и повысить качество изображения», — сказал Боийят.
Вместо 5 часов процесс занял 5 минут, объяснила Мюриэль Зигварт, один из авторов. Это позволило наблюдать за течением реакции. Зигварт надеется добиться дополнительного ускорения. Так ученые смогут следить за формированием льда и последующим повреждением ТЭ.
В исследовании участвовали специалисты из Калифорнийского университета Беркли и Института Бальсейро в Барилоче, Аргентина.
«Мы наблюдали влияние температуры на измерения, но не были уверены, связано ли это с условиями эксперимента, — сказал Боийят. – Результаты совпадали с теоретическими моделями, доказывая реальность эффекта».
Команда специалиста также одной из первых использовала в опытах систему измельчения кадров с размножением длины волны. С помощью методики, оптимизирующей соотношение контраста и шума, ученые анализировали литий-ионные батареи.
