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电解池电化学反应过程的运动衬度X射线成像研究

鞠晓璐 李可 余福成 许明伟 邓彪 李宾 肖体乔

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电解池电化学反应过程的运动衬度X射线成像研究

鞠晓璐, 李可, 余福成, 许明伟, 邓彪, 李宾, 肖体乔

Move contrast X-ray imaging of electrochemical reaction processes in electrolytic cell

Ju Xiao-Lu, Li Ke, Yu Fu-Cheng, Xu Ming-Wei, Deng Biao, Li Bin, Xiao Ti-Qiao
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出版历程

电解池电化学反应过程的运动衬度X射线成像研究

  • 1) (中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201800)
  • 2) (中国科学院大学, 北京 100049)
  • 3) (上海光源科学中心, 中国科学院上海高等研究院, 上海 201204)

摘要: 电化学反应过程中离子迁移、氧化还原反应的原位动态观测对研究电解池和电池充放电性能、离子迁移特性、缺陷产生和预防等具有重要意义。采用电解池模型研究电化学反应过程以方便实验参数调控,基于运动衬度 X 射线成像实验研究了其离子迁移和氧化还原反应过程。结果表明,同等条件下运动衬度 X射线成像比传统的时间减影成像的衬噪比高一个量级以上。基于运动衬度 X 射线成像成功观测到起始阶段电化学反应特性,发现电化学反应在电解池内所有位置同时发生,而不是通常理解的电场力作用下离子迁移到阴极、得到电子被还原。电极投影位置运动衬度信号强于电解液其它位置,说明电极位置氧化还原反应更密集。在通电电压低到一个临界值、传统时间减影成像很难观测到离子迁移或原子团聚的时候,运动衬度成像仍可明确揭示离子迁移(原子团簇运动)轨迹。因此,运动衬度 X 射线成像可大幅提升电解质中离子(原子)迁移的观测灵敏度,在电池、电解池电化学反应特性的原位动态研究中具有重要应用前景。

English Abstract

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