蔡司X射线显微镜和扫描电镜检测燃料电池材料

燃料电池的商业化应用具有广阔的发展前景。
目前的研究热点及重点：
高效催化剂的研发
关键组件结构的优化
三相界面的构效关系
蔡司君从显微表征角度对以上三个关键科学问题进行深入剖析，提出有效解决方案，助力电池材料与核心组件研发。

PEMFC/PEMWE关键科学问题与解决方案

如何表征催化剂及其在碳载体上的分布情况？
催化剂及其分布是影响电池活化极化的主要因素
蔡司场发射扫描电镜Sigma系列（查看更多），GeminiSEM系列（查看更多）镜筒内二次电子探头（InLens）、能量选择背散射探头（EsB）双通道成像可以实现载体形貌与催化剂（低至1nm结构）分布表征。通过切换不同观测电压，InLens探头还可以识别碳载体表面和内部孔隙中的催化剂。

高分辨扫描透射探头（STEM）能够进一步观测催化剂在载体上的三维分布情况。

如何精确模拟毫-微-纳多尺度电池结构？
结构影响内部水的传输
良好的水管理可以防止膜干或水淹

利用蔡司X射线显微镜Versa系列（查看更多）（XRM）对样品进行大视野和局部高分辨成像，结合深度学习重构算法将高分辨扩展至大视野，进行精确图像分割，为燃料电池多相流模拟提供精确模型。

▲蔡司X射线显微镜对PEMFC进行观察a) PEMFC样品的照片和XRM图像。b) 大视野低分辨率的2D切片图（2.8 μm, 像素275 × 1000 × 2000），用于与c)超分辨率的 2D切片图（700 nm，像素1100 × 4000 × 8000）进行比较，以及 d ）多相图像分割（不同颜色代表不同组分）

SOFC/SOEC关键科学问题与解决方案

电池性能主要取决于TPB构效关系
利用蔡司双束电镜Crossbeam系列（查看更多）（FIB-SEM）对电池进行断层切片扫描，可以精确识别不同的相，实现三相界面的可视化与量化研究。与Atlas 3D 能谱（EDS）相结合还能得到切片内部元素分布信息。

Atlas 3D切片可以通过辅助线（图片中蓝线）进行切片厚度的追踪和校准，实现自动漂移校正、自动聚焦和自动消像散，保障大范围高精度、无畸变三维重构。