燃料电池内部：成像方法有望带来工业洞察力

含氢物质对许多行业都很重要，但是科学家们一直在努力获取详细的图像以了解元素的行为。在《科学仪器评论》中，研究人员证明了用于水的不同状态(即液态，冷冻和过冷)中氢的定量化，可用于环保型燃料电池。

Paul Scherrer研究所的负责人Pierre Boillat说：“我们的方法不仅限于燃料电池或水。化学工业中有很多化合物，包括电化学，电池电解质或氧化还原流通池，它们也含有氢。”在瑞士。

当纯净水冷却到零摄氏度以下时，它并不总是形成冰，而是可以以液态形式保留，称为过冷水。该现象在某种程度上在聚合物电解质燃料电池中发生，并且由于已知水的冻结和随后的体积膨胀会引起损坏，因此有兴趣了解这些水的状态。

瑞士团队使用中子束检查铝壁校准池的内部。中子以可检测的方式从H2O分子的氢弹回，就像使用X射线对骨骼成像一样。Boillat的团队先前证明，较低中子能的冰和过冷水的不同横截面可用于成像。他们改进了产生具有前所未有对比度的图像的过程。

Boillat说：“我们开发了一种方法，该方法使用了非常宽的重复脉冲的高占空比，从而提供了更强的光束通量，因此我们可以更快地进行测量并获得更好的图像质量。”他的团队在位于德国柏林Helmholtz Zentrum的欧洲散裂源测试装置的光束线上实施了周期，飞行时间测量。

作者Muriel Siegwart解释说，将测量速度从5小时增加到5分钟，对于跟踪反应的进展至关重要。她希望进一步提高速度，以便他们可以跟踪冰的形成以及随后燃料电池内的损坏。

Boillat强调了团队的跨洲合作对于确认实验结果至关重要。其中包括与加州大学伯克利分校的中子探测器专家以及阿根廷巴里洛切的中子物理系和巴尔塞罗研究所的理论模拟专家合作。

Boillat说：“我们观察到温度对测量的影响，但不确定这是否是实验偏差的形式。它与理论模型完全吻合，证明这是真实的影响。”

Boillat的团队也是率先使用波长帧倍频斩波器系统的第一个团队，该技术是瑞典正在建造的欧洲散裂源设施的几台仪器中所采用的一种增强技术。利用此方法获得的参考数据，该团队开发了一种理论框架，可优化所采集图像中的对比度和噪声比。该团队正在将该框架应用于锂离子电池的分析。

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