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科学家首次获得FC中冰的分布图

2019/10/16 12:27:201596

据http://fuelcellsworks.com/报道：来自瑞士国家实验室（PSI）的研究人员首次成功捕捉到了燃料电池中冰和液态水的分布图像。研究人员采用一种全新的图像捕集技术：利用两束连续地具有不同中子能量的电磁波来区别分布有液态水和冰的不同区域，该方法可信度极高，因此有望解决燃料电池在车载工况下冰块堵塞膜电极孔道从而影响使用性能的一大主要难题。这一成果于2014年6月14日发表在国际顶级期刊《物理评论快报》上。在燃料电池运行过程中，如果冰在电池内部的孔结构中积聚，将阻碍氧气扩散至阳极的通道，一旦阳极氧气供应不足，将严重影响燃料电池的运行，进而导致电池崩溃。此外，如果水不及时排出，一旦结成冰，由于体积膨胀将对电池元件造成破坏。利用中子检测的原理在于氢原子对中子具有较强的散射作用。如果中子束通过富含氢原子的介质，则其强度将大大降低。在双谱中子照相技术中，中子能量减弱的程度与水分子的动能有关。而冰的动能远远低于水，因此冰与水能被轻易地识别出来。在传统中子检测试验中，如果我们要检测冰与水的存在，必须首先知道水层的厚度，而这在实际操作中几乎是不可能完成的任务。而在本研究中能通过两束连续的中子束轻松解决这一难题。除此之外，PSI研究人员还通过该项技术成功发现了证明燃料电池中存在过冷水的直接证据，他们发现燃料电池中存在一部分低至零下7.5℃的液态水。这一发现有力地支撑了之前的假设，其意义不亚于燃料电池过冷水理论的提出，同时对燃料电池在实际工况中的操作温度具有重要的指导意义。