Anwendung der Hochgeschwindigkeits-Bildgebung stech no logie im Bereich der neuen Energie materialien

Experimenteller Hintergrund

Vor dem Hintergrund der CO2-Neutralität ist die effiziente Aufbereitung sauberer Energie wie Wasserstoff zu einem Forschungs-Hotspot geworden. Die Erzeugungs-, Wachstums-und Kollaps mechanismen von Blasen bei elektro katalytischen Gas produktions reaktionen verschiedener Materialien sind unterschied lich. Herkömmliche Beobachtungs instrumente sind durch die zeitliche Auflösung begrenzt und es ist schwierig, vorübergehende Details zu erfassen.

Vor kurzem hat China Science Vision in Verbindung mit einem neuen Energie labor Hoch geschwindigkeit kamera technologie verwendet, um verschiedene Arten von katalytischen Materialien zu verfolgen. starke Unterstützung für die Verbesserung der elektro katalytischen Effizienz und die Förderung der Entwicklung neuer Energie materialien.

Experimentelle Ausrüstung

Die Kern beobachtungs ausrüstung verwendetEnthüllerKleine Hoch geschwindigkeit kamera der Marke M-Serie mit großem Speicher, die eine Hochgeschwindigkeits-Bildaufnahme funktion von 3000fps bei hoch auflösender Auflösung von 1080P aufweist, und ist mit einer 18-fachen Vergrößerung mikroskop linse ausgestattet, mit der eine genaue Analyse der Blasen morphologie bei räumlicher Auflösung auf Mikrometer ebene erreicht werden kann.

Weitere experimentelle Geräte bestehen aus einer elektro chemischen Workstation, einer Reaktions zelle mit drei Elektroden, einer sechsachsigen Feinabstimmung-Verschiebung plattform und quadratischen Glaswaren.

Experimentelle Schritte

Schritt 1: Experimentelle Vorbereitung: Wählen Sie drei Elektroden materialien aus, Platin, MoS2 und Verbund werkstoff auf Kohlenstoff basis, und bereiten Sie sie zu langen streifen förmigen dünnen Blechen vor. Zur gleichen Zeit, bereiten Sie H₂ SO₄ Elektrolyte in verschiedenen Konzentrationen. Legen Sie die Elektroden materialien und Elektrolyte in den Reaktions pool und verbinden Sie sie mit dem elektro chemischen Arbeitsplatz.

Schritt 2: Bauen Sie eine Hoch geschwindigkeit kamera: Verwenden Sie die Hintergrund beleuchtung und stellen Sie die Hoch geschwindigkeit kamera Thousand Eye Wolf Revealer vor der Glasware mit einer Lupe auf. und optimieren Sie die Verschiebung plattform, um sich genau auf das von 2,5mm × 2,5mm beobachtete kleine Sichtfeld zu konzentrieren.

Schritt 3: Elektro katalytische Reaktion: Wenden Sie ein spezifisches Potential auf das Elektroden material durch die elektro chemische Workstation an, um die elektro katalytische Reaktion zu starten.

Schritt 4: Hoch geschwindigkeit video: Schalten Sie die Hoch geschwindigkeit kamera ein, passen Sie die entsprechende Bildrate entsprechend der Blasen erzeugungs rate an. und zeichnen Sie die dynamischen Sequenz bilder von Blasen von der Erzeugung bis zum Kollaps auf dem katalytischen Material auf.

Schritt 5: Datenverarbeitung: Importieren Sie die aufgenommenen Sequenz bilder in eine profession elle Bildanalyse software, um die Parameter wie Blasen größe, Form, Wachstums rate und Kollaps modus zu quantifizieren. Durch Vergleich des blasen dynamischen Verhaltens der drei Materialien unter denselben Arbeits bedingungen wird ihre elektro katalytische Effizienz bewertet.

Experimentelles Fazit

Durch die Analyse der von der Hoch geschwindigkeit kamera Thousand Eye Wolf Revealer erfassten Sequenz bilddaten zeigen das dynamische Verhalten der Blasen erzeugung, des Wachstums und des Zusammenbruchs bei der elektro katalytischen Reaktion verschiedener Materialien Unterschiede.

1. Blasen erzeugungs stufe: Auf der Oberfläche von Verbund werkstoffen auf Kohlenstoff basis sind die Keimbildung stellen von Blasen gleichmäßig verteilt und die Keimbildung geschwindigkeit ist schnell. Dies zeigt an, dass die auf Kohlenstoff basierenden Verbund werkstoffe eine gute Fähigkeit zur katalytischen Aktivität und Blasen erzeugung aufweisen.

2. Blasen wachstums stadium: Bei Verbund werkstoffen auf Kohlenstoff basis weisen Blasen während des Wachstums prozesses regelmäßige kugelförmige und ellipsoide Formen auf, und die Wachstums rate ist schnell und stabil. was dem schnellen Entweichen von Blasen und der kontinuier lichen Reaktion förderlich ist.

3. Bubble Collapse Stadium: Nachdem die Blasen auf der Oberfläche von Materialien auf Kohlenstoff basis eine bestimmte Größe erreicht haben, können sie sich schnell von der Elektroden oberfläche lösen, um einen vollständigen Kollaps prozess zu bilden. während einige Blasen auf der Oberfläche von Platin materialien auf der Elektroden oberfläche verbleiben, was die nachfolgende Blasen erzeugung und-flucht behindert, Und die katalytische Effizienz beeinflussen.

Fazit

Als "Raum-Zeit-Mikroskop" auf dem Gebiet der elektro katalytischen Blasen forschung, das auf Hoch geschwindigkeit kameras basierende Visual isierungs beobachtungs experiment kann Forschern helfen, Einblicke in die transienten Details elektro katalytischer Blasen mit einer Zeit genauigkeit von 0,1 μs und einer räumlichen Auflösung von 5 μm zu erhalten. helfen, ein Korrelation modell zwischen Blasen dynamik und Stromdichte zu etablieren, Und bieten eine theoretische Grundlage für die Online-Überwachung der Vorbereitung stech nik auf dem Gebiet der neuen Energie.