固體氧化物燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell, SOFC）的性能研究逐漸深入,其電極形貌是性能研究的重要基礎(chǔ),運(yùn)用圖像分析方法可以快速直觀地獲取電極的微觀信息�；趫D像分析方法對(duì)電極形貌進(jìn)行評(píng)估,對(duì)獲取電極顯微量化數(shù)據(jù)的過程進(jìn)行了闡述,并對(duì)圖像獲取和處理過程中的常用方法進(jìn)行了總結(jié),重點(diǎn)闡述了掃描電子顯微鏡、X射線層析成像和光學(xué)顯微鏡的相關(guān)技術(shù)以及灰度閾值法圖像分割和顯微圖像的三維重構(gòu),最后對(duì)未來可能應(yīng)用于圖像分析中的方法進(jìn)行了展望。 

【文章來源】：陶瓷學(xué)報(bào). 2020,41(06)北大核心

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【部分圖文】：

FIB銑削技術(shù)示意圖及陽(yáng)極圖像示例

在實(shí)際的應(yīng)用中，不能保證每次觀察都能達(dá)到上述灰度直方圖出現(xiàn)明顯峰谷的情況，例如，在使用SEM獲取圖像時(shí)，Ni(或Ni O)與YSZ之間的襯度通常不大。在手動(dòng)設(shè)定閾值時(shí)多依靠肉眼的判斷，有時(shí)也不易確定閾值。因此，除了手動(dòng)設(shè)定閾值的方法，研究者們也開發(fā)了許多通過數(shù)學(xué)計(jì)算自動(dòng)確定閾值的方法，其中，應(yīng)用較為廣泛的是大津法(OTSU法，或稱最大類間方差法)自動(dòng)灰度閾值[48]。該算法將分割前景與背景的閾值記為T，前景(背景)所占像素比例為ω0(ω1)，平均灰度為μ0(μ1)，圖像整體平均灰度為：前景和背景的類間方差：

對(duì)電極微觀形貌的評(píng)估分析，最終要反應(yīng)在電池的性能上，即探究電極微觀形貌的變化如何影響其電化學(xué)性能，進(jìn)而探索提高其性能的辦法。例如，電極中孔隙是氣體傳輸?shù)耐ǖ�，孔隙率的變化直接影響氣相在電極中的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而影響電極的濃差極化。適當(dāng)提高孔隙率，促進(jìn)氣體的擴(kuò)散，有助于改善電極的性能。其本質(zhì)在于增加發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的三相界面區(qū)域。Zhang等[59]研究了LSM電極的微觀結(jié)構(gòu)，結(jié)合弛豫時(shí)間的分析，表明有效三相邊界長(zhǎng)度是控制電極阻抗的主要因素。TPB在電池運(yùn)行過程中也會(huì)發(fā)生變化，最常見的是由于長(zhǎng)期運(yùn)行后Ni顆粒的粗化，使TPB減少，以及可能造成粗化區(qū)域開孔變?yōu)殚]孔，使氣體無法擴(kuò)散，導(dǎo)致TPB的失效。Jiao等[60]對(duì)電池運(yùn)行過程中Ni的形貌變化進(jìn)行了動(dòng)態(tài)觀察，為進(jìn)一步研究電池退化機(jī)理提供幫助。圖6 (a)樣品1,(b)樣品2陽(yáng)極三相邊界三維分布

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]固體氧化物燃料電池陽(yáng)極微觀結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究[D]. 黃維.華中科技大學(xué) 2018



本文編號(hào)：3212862