Name: Ultrasuoni misura di velocità in un metallo elettrodo Liquid (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-08-05T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 41 s
Description: Scopri la velocimetria a ultrasuoni per misurare il flusso in elettrodi metallici liquidi utilizzati nelle batterie. Questo metodo offre misurazioni ad alta risoluzione spaziale per ottimizzare le prestazioni energetiche.

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Siamo grati per l'assistenza alla progettazione e alla fabbricazione di D. De La Cruz, per l'attrezzatura presa in prestito da M. Zahn e per le approfondite discussioni con D. R. Sadoway e i talentuosi elettrochimici del suo gruppo.

1. Installazione del sistema e montaggio <ol><li> Pulire il trasduttore ad ultrasuoni con isopropanolo. </li><li> Caricare il cassetto portaoggetti. <ol><li> Carico attrezzature necessarie e materiali (compresi gli ultrasuoni trasduttore, ePbBi, bastoncino, e termocoppie) nel cassetto portaoggetti, seguendo le istruzioni del produttore del cassetto portaoggetti per ridurre al minimo l&#39;ingresso di ossigeno e di umidità. </li><li> Tenere i materiali porosi sotto vuoto in anticamera cassetto portaoggetti per 12 ore prima di entrare nel vano portaoggetti. </li></ol></li><li> Tune il regolatore PID (solo la prima volta). <ol><li> Inserire la stessa quantità di solido ePbBi nel recipiente della batteria che verrà utilizzato in esperimenti (840 g). </li><li> Inserire l&#39;isolamento del forno intorno recipiente batteria se non è già presente, e posizionare il coperchio cima recipiente della batteria, con il collettore di corrente negativo e termocoppie. </li><li> Effettuare tutte le connessioni elettriche per termocoppie e l&#39;alimentazione della fornace, come mostrato in Fig <strong&gt; Ure 2B. </li><li> Iniziare la sintonizzazione automatica del regolatore PID, utilizzando 150 ° C, come il set point. Nota: i dettagli di questo passo saranno diverse, a seconda del produttore regolatore PID e il modello. Il controller utilizzato qui auto-tunes controllando quattro cicli termici completi, da RT a temperatura di esercizio, su un percorso di ore. <ol><li> Utilizzare i tasti freccia per regolare il set point (mostrata di default dopo aver sintonizzato il controllore) a 150 ° C. </li><li> Premere e tenere premuto il pulsante loop per 3 secondi per entrare nel ciclo di nascosto. Quindi premere il pulsante ciclo ripetutamente fino a quando lo schermo del controller mostra &quot;Tune&quot;. Utilizzare i tasti freccia per cambiarlo in YES. </li></ol></li><li> Inserire una termocoppia e utilizzare la stazione di lavoro per il monitoraggio e la temperatura log. </li><li> Una volta che l&#39;auto-tune è completa, registrare i parametri proporzionale, integrale, e derivati ​​che il regolatore PID ha selezionato automaticamente utilizzando l&#39;interfaccia di controllo, secondo to le istruzioni del produttore. </li></ol></li></ol> 2. Velocità del Suono di misura <ol><li> Utilizzare il forno per fondere abbastanza ePbBi per l&#39;esperimento, almeno 400 g. Nota: necessaria importo varia per diverse apparecchiature, e ePbBi fonde a 125 ° C. <ol><li> Se necessario, rimuovere ossido eccesso per scrematura dalla superficie superiore del ePbBi utilizzando un bastoncino. </li><li> Inserire un trasduttore ad ultrasuoni nel dispositivo di misurazione della velocità del suono e serrare la connessione swage per evitare perdite, quindi inserire una termocoppia e utilizzare la stazione di lavoro per il monitoraggio e la temperatura log. </li></ol></li><li> Trasferimento del metallo fuso al dispositivo di misurazione della velocità del suono. <ol><li> Posizionare il dispositivo di misurazione della velocità del suono sulla base del forno e lasciarlo lì per 2 min per aumentare gradualmente la temperatura ed evitare shock termici. </li><li> Preparati per un trasferimento sicuro, eliminando apparecchiature o materiali sensibili al calore dalla zona. </li><li> Aggiungi piccolo amI supporti di metallo fuso in un momento, perché lo shock termico può danneggiare il trasduttore ad ultrasuoni. Aggiungere ePbBi fino alla faccia del trasduttore e la testa micrometrica sono entrambi completamente sommerse. </li><li> Attendere finché la temperatura rimane stabile entro 1 ° C per almeno 5 minuti prima misurazioni iniziali, poiché la velocità del suono dipende dalla temperatura. </li></ol></li><li> Misura ultrasuoni echeggia in due sedi. <ol><li> Impostare la punta micrometro una posizione arbitraria, ma conosciuta. Registra misurazioni ultrasuoni eco, seguendo le istruzioni fornite dal costruttore dello strumento. </li><li> Utilizzando il quadrante del micrometro, spostare la punta micrometro da una distanza nota. Misure eco Record ultrasuoni. </li></ol></li><li> Rimuovere il metallo fuso dal dispositivo di misurazione della velocità del suono e memorizzarlo in un contenitore di calore tollerante. </li><li> Per determinare la velocità del suono, la trama ampiezza dell&#39;eco in funzione del tempo di eco per ciascuno dei due misurazioni. Individuare gli echi montando una curva gaussianaper ogni eco picco, come in Fig ure 4. Calcolare la velocità del suono dividendo la distanza di spostamento dalla differenza nei tempi di punta eco. </li></ol> 3. Ultrasound misura di velocità <ol><li> Melt abbastanza ePbBi per l&#39;esperimento (840 g), rimuovendo ossido eccesso, se necessario. Nota: Per ottenere i migliori risultati, utilizzare la stessa quantità di ePbBi che è stato utilizzato per sintonizzare il regolatore PID. <ol><li> Inserire un trasduttore ad ultrasuoni nel vaso di batteria e serrare il collegamento swage per evitare perdite, assicurando che la base del forno sia a livello. </li></ol></li><li> Trasferimento del metallo fuso al vaso batteria. <ol><li> Posizionare nave batteria base del forno e lasciarlo lì per 5 minuti di aumentare gradualmente la temperatura ed evitare shock termici. Preparati per un trasferimento sicuro, eliminando apparecchiature o materiali sensibili al calore dalla zona. </li><li> Aggiungere piccole quantità di metallo fuso alla volta, perché shock termico può danneggiare l&#39;ultrasduttore trasound. </li><li> Attendere che la temperatura raggiunge 150 ° C prima di misurazioni iniziali, poiché la velocità del suono dipende dalla temperatura. </li></ol></li><li> Termina assemblaggio dell&#39;apparato. <ol><li> Inserire l&#39;isolamento del forno intorno recipiente batteria se non è già presente. Posizionare il coperchio cima recipiente della batteria, con il collettore di corrente negativo e termocoppie. Assicurarsi che tutti sono posizionati in modo preciso e ripetibile; collari per albero funzionano bene per questo. </li><li> Tutti i collegamenti elettrici per l&#39;alimentazione e segnali, come mostrato in Fig ure 2B. Utilizzare un ohmmetro per verificare che non percorsi elettrici non intenzionali sono presenti, cioè, verificare che la resistenza elettrica tra il collettore di corrente negativo e porta tutti i segnali è almeno 1 MW. </li></ol></li><li> Cominciare a fare misurazioni. <ol><li> Inizia la registrazione e monitoraggio della temperatura, potenza di riscaldamento, tensione della batteria, e la batteriacorrente. Nota: Qui, una workstation che esegue codice LabVIEW personalizzato è stato utilizzato per accedere tutte le misurazioni, con data e ora corrispondenti. </li><li> Regolare le impostazioni dello strumento ad ultrasuoni, se necessario. <ol><li> Assicurarsi di impostare la velocità del suono, utilizzando la temperatura adeguata, secondo un modello accettato 19. Per ePbBi a 150 ° C come utilizzato di seguito, impostare la velocità di 1.760 m / sec. </li><li> Regolare la frequenza di ripetizione degli impulsi in modo che profondità eco vengono ravvicinati (in genere 0,25 millimetri). </li><li> Regolare il conteggio porta tale che il forte eco dalla parete di fondo del recipiente appare negli ultimi porte; fornisce un controllo di integrità utile per problemi di potenza del segnale di risoluzione dei problemi. </li><li> Utilizzando le istruzioni fornite dal produttore, impostare lo strumento per l&#39;hardware di attivazione. </li></ol></li><li> Inizia la registrazione e il controllo della velocità con lo strumento ad ultrasuoni avviando innescando dalla workstation. Record quattro profili di velocità al secondo per 30min. </li></ol></li><li> Impostare la corrente della batteria a 5 A, attendere 5 min per il flusso di stabilizzarsi, e quindi registrare quattro profili di velocità al secondo per 30 min. </li><li> Ripetere il passaggio 3.5 per 10 A, 15 A, 20 A, 25 A e 30 A. Nota: molti altri piani sperimentali sono possibili, comprese le variazioni di temperatura e le variazioni regolari di corrente. Una bassa atmosfera di ossigeno ed umidità permette esperimenti con buona qualità del segnale per ore o più. </li><li> Una volta che gli esperimenti sono complete, interrompere la registrazione dei dati e spegnere il forno. Staccare i collegamenti elettrici e rimuovere il coperchio del forno. Rimuovere il metallo fuso dal recipiente della batteria, usando le stesse procedure per il trasferimento sicuro che sono stati utilizzati durante il riempimento del serbatoio. Conservare il ePbBi fuso in un contenitore termico tollerante. Aggiungi argon in più per il cassetto portaoggetti; la sua pressione scende come la sua atmosfera si raffredda. </li></ol>

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</ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Tecniche ad ultrasuoni in grado di produrre misure di velocità a centinaia o migliaia di sedi in un liquido trasparente o opaco, molte volte al secondo. Applicato ad un elettrodo di metallo liquido, tecniche ecografiche incontrano problemi di alta temperatura, attività chimica, e la conducibilità elettrica. Sono stati descritti i metodi per superare queste sfide e misurazione del flusso in elettrodi metallici liquidi attivi. In primo luogo, un materiale elettrodico soggetto alla stessa fisica come ad alta temperatura ba...

Batterie metallo liquido sono una tecnologia promettente per la fornitura di accumulo di energia su larga scala di reti elettriche in tutto il mondo 1. Queste batterie offrono alta densità di energia, ad alta densità di potenza, vita di ciclo lunga, ed il basso costo, che li rende ideali per la griglia scala accumulo di energia 3. L&#39;introduzione di batterie metallo liquido per la rete energetica permetterebbe peak shaving, migliorare la stabilità della rete e consente un uso molto più diffuso delle fonti rinnovabili intermittenti come quella solare, eolica e delle maree. Batterie metallo liquido sono composti da due elettrodi metallici liquidi separati da un elettrolita sale fuso, come descritto in maggior dettaglio nella precedente lavoro 1. Sebbene molte combinazioni diverse di metalli e di elettrolita può provocare una batteria di metallo liquido di lavoro, i principi di funzionamento rimangono gli stessi. I metalli sono scelti in modo tale che è energeticamente favorevole per loro per formare una lega; quindi lega scarichi la batteria, e de-lega spese IT. La sastrato lt è scelto in modo da consentire ioni metallici di passare tra i due elettrodi, ma blocca il trasporto di specie neutre, offrendo così il controllo del sistema elettrochimico. Questo lavoro avanzerà tecnologia delle batterie a metallo liquido quantificando e controllo degli effetti di trasporto di massa. I metodi qui descritti sono informati con metodi elettrochimici sviluppate per le batterie metallo liquido per Sadoway et al. 1-4, così come liquido precedente lavoro della batteria in metallo presso Argonne National Laboratory 5,6, e il lavoro della comunità elettrochimica ampio (Bard e Faulkner 7 fornire molti riferimenti rilevanti). I metodi descritti qui costruiscono anche su precedenti studi di fluidodinamica. Ultrasuoni velocimetria è stato sviluppato e la prima volta nel acqua 8,9 e da allora è stato applicato ai metalli liquidi, tra cui gallio 10,11, sodio 12,13, mercurio 14, piombo-bismuto 15, rame-stagno 15 &lt;/ Sup&gt;, e il piombo-litio 16, tra gli altri. Eckert et al. Fornire una revisione utile velocimetry in metalli liquidi 17. Lavoro con metodi recenti analoghe a quelle qui descritte 18 ha dimostrato che le correnti batteria possono potenziare il trasporto di massa a elettrodi metallici liquidi. Poiché il trasporto di massa nella elettrodo positivo è il fattore limitante in carica e scarica delle batterie metallo liquido, mescolando quindi permette carica veloce e scarico di quanto sarebbe altrimenti possibile. Inoltre miscelazione impedisce disomogeneità locali dell&#39;elettrodo, che può formare solidi che limitano la durata di ciclo di una batteria. Nel lavoro in corso, continuiamo a studiare il ruolo del flusso del fluido nella elettrodo positivo della batteria metallo liquido, che sorge a causa di forze termiche ed elettromagnetiche. Gradienti termici auto flusso convettivo attraverso galleggiamento e correnti batteria auto flusso interagendo con i campi magnetici indotti dal battitorey stesse correnti. In esperimenti utilizzando i metodi descritti di seguito, abbiamo osservato i flussi con numero di Reynolds 50 &lt;Re &lt;200, calcolata dalla profondità degli elettrodi e della velocità root-mean-square. Una caratterizzazione sperimentale approfondita è stata intrapresa e utilizzerà il set di dati risultante di costruire modelli di batteria predittivi. L&#39;obiettivo di questo manoscritto è sulla progettazione e procedure richieste per produrre tali dati sperimentali. Ultrasound velocimetry fornisce la maggior parte delle misurazioni e condizioni sperimentali deve essere attentamente controllata in modo da utilizzare correttamente ultrasuoni in metallo liquido. Ad alta temperatura, attività chimica, e la conducibilità elettrica devono essere tutte gestite con cura. In primo luogo, le batterie metallo liquido operano necessariamente ad alta temperatura, in quanto entrambi i metalli e il sale che li separa devono essere fuso. Una scelta promettente dei materiali, che usa litio come l&#39;elettrodo negativo, piombo-antimonio come elet positivaelettrodo, e una miscela eutettica di sali di litio come elettrolita, richiede temperature intorno a 550 ° C. Misurazione del flusso di un fluido opaca a temperature così elevate è piuttosto difficile. Trasduttori ad ultrasuoni ad alta temperatura, che separano i componenti elettro-acustici delicati dal fluido di prova con una guida d&#39;onda acustica, sono stati dimostrati 15 e commercializzati. Tuttavia, poiché i trasduttori hanno perdita di inserzione vicino 40 dB, sia per la difficoltà generale di lavorare a tali temperature, un sistema surrogata è stato scelto per studio iniziale: una batteria di metallo liquido può anche essere realizzata con sodio come elettrodo negativo, eutettico 44% piombo 56% di bismuto (di seguito, ePbBi) come elettrodo positivo, e una miscela eutettica tripla di sali di sodio (10% di ioduro di sodio, idrossido di sodio 38%, 52% di ammide di sodio) come elettrolita. Tale batteria è completamente fusa sopra 127 ° C, il che rende molto più suscettibili di studio di laboratorio. Poiché si compone di tre liquidostrati separati da densità, è soggetto alla stessa fisica come altre batterie metallo liquido. Ed è compatibile con trasduttori ad ultrasuoni prontamente disponibili, che sono valutati a 230 ° C, comporta perdite guida d&#39;onda, e costano molto meno di trasduttori ad alta temperatura. Questi esperimenti si svolgono normalmente a 150 ° C. A questa temperatura, ePbBi ha viscosità ν = 2.79 x 10 -7 m 2 / sec, diffusività termica κ = 6,15 x 10 -6 m 2 / sec, e diffusività magnetico η = 0,8591 m 2 / sec, tale che il suo numero di Prandtl è Pr = ν / κ = 4.53 x 10 -2 e il suo numero di Prandtl magnetico è Pm = ν / η = 3.24 x 10 -7. Anche se questo a bassa temperatura del liquido di chimica della batteria in metallo rende studi sul flusso molto più facile di quanto lo sarebbero in batterie più caldi, la temperatura deve essere comunque gestita con attenzione. Essere delicati dispositivi elettroacustici, trasduttori ad ultrasuoni sono susceptible ai danni da shock termico, e quindi deve essere riscaldata gradualmente. Misure ultrasuoni di alta qualità richiedono un&#39;attenta regolazione della temperatura. Ultrasound velocimetry funziona come sonar, come mostrato in Figura 1: il trasduttore emette un segnale acustico (qui, la frequenza è di 8 MHz), quindi attende echi. Misurando il tempo di volo dell&#39;eco, la distanza dal corpo eco può essere calcolata, e misurando lo spostamento Doppler dell&#39;eco, un componente della velocità del corpo può anche essere calcolato. In acqua, particelle traccianti devono essere aggiunti per produrre echi, ma senza particelle traccianti sono richiesti in metalli liquidi, un fatto che non è compreso in dettaglio, ma è tipicamente attribuito alla presenza di piccole particelle di ossido di metallo. Ogni misura è una media di tutte le particelle traccianti in un volume di interrogatorio; in questo lavoro, il suo diametro minimo è di 2 mm, ad una distanza di 30 mm dalla sonda. Sebbene ossidazione può eventualmente limitare la durata degli esperimenti, utilizzando thMetodi e descritti di seguito, abbiamo fatto misure continuamente finché 8 ore. Calcolo distanza o velocità richiede la conoscenza della velocità del suono nel fluido di prova, e che la velocità varia con la temperatura. Il lavoro qui descritto si concentra sul flusso nell&#39;elettrodo negativo ePbBi, dove la velocità del suono è 1.766 m / sec a 150 ° C, 1.765 m / sec a 160 ° C e 1.767 m / sec a 140 ° C 19. Così il controllo della temperatura inadeguata introdurrebbe errori sistematici nelle misure ultrasuoni. Un dispositivo è stato costruito per misurare la velocità del suono in ePbBi, trovando valori coerenti con quelle pubblicate e accettato dalla Energy Agency nucleare 19 (vedi sotto). Infine, poiché la convezione termica è un fattore primario di flusso nelle batterie metallo liquido, sia la temperatura media e la differenza di temperatura tra la parte superiore e inferiore dell&#39;elettrodo ePbBi influenzare direttamente osservazioni. Per risultati coerenti, precisi termicocontrollo è essenziale. Di conseguenza, la temperatura viene misurata continuamente con almeno tre termocoppie tipo K, accedendo loro misurazioni elettronicamente con un dispositivo di acquisizione computerizzata e un programma LabView custom-written. Il programma controlla anche l&#39;alimentatore che fornisce corrente della batteria, tramite una connessione USB; registra la corrente della batteria e la tensione; e invia impulsi di comando allo strumento ad ultrasuoni, in modo che i dati possano essere sincronizzati con le altre misurazioni. Un diagramma di sistema è illustrato in figura 2. Il calore è fornito da un forno su misura (anche mostrato in figura 2), che contiene due elementi riscaldanti industriali 500-W alimentati da un relè commutato da un proporzionale-integrale-differenziale (PID) controllore. La piastra di base che supporta batterie è realizzato in alluminio solido; perché la sua conduttività termica è un ordine di grandezza superiore alla conducibilità termica del acciaio stnave cellula di batteria anguilla e il ePbBi contiene 19, la temperatura del fondo del forno è approssimativamente uniforme. Inoltre la base di alluminio raddoppia come un percorso per la corrente elettrica attraverso l&#39;elettrodo. La conducibilità elettrica è anche un ordine di grandezza superiore a quella dell&#39;acciaio inossidabile o ePbBi, quindi la tensione del pavimento del forno è approssimativamente uniforme. Gambe isolanti separano la base dal banco superiore sotto, evitando bruciature e pantaloncini. I lati del vaso batteria sono isolati con isolamento in ceramica silice, tagliato per adattarsi nave da vicino, ma lasciare spazio per l&#39;accesso la porta ad ultrasuoni della cellula. Infine, un coperchio politetrafluoroetilene (PTFE) isola la cella dall&#39;alto e tiene il collettore di corrente negativo e termocoppie in posto. Sebbene piastre disponibili in commercio possono raggiungere le temperature richieste per questi esperimenti, il nostro forno fuoriserie mantiene la temperatura con un ordine di grandezza inferiore variazione, unnd anche permette di misurare direttamente il potere di calore. Oltre a problemi associati con la temperatura, ci sono problemi associati con attività chimica. A 150 ° C, un elettrodo positivo ePbBi è chimicamente compatibile con molti materiali comuni. Un elettrodo negativo di sodio, tuttavia, corrode molti materiali, ossida facilmente, e reagisce energicamente con l&#39;umidità. Un elettrodo negativo di litio è anche aggressivo, soprattutto perché le batterie metallo liquido al litio in genere eseguite a temperature molto più elevate. Anche se i sistemi più alta temperatura sono al di fuori del campo di applicazione di questo lavoro, molte delle stesse misure per la gestione attività chimica sono usati qui come in quei sistemi. Tutti gli esperimenti descritti si svolgono in un cassetto portaoggetti argon-riempita contenente solo tracce di ossigeno o umidità. Il vaso batteria è costituito da lega di acciaio inossidabile 304, che corrode minimamente anche con litio a 550 ° C. Le termocoppie e corrente negativacollettore sono anche in acciaio inox. La geometria del serbatoio viene scelto per abbinare navi utilizzate per i test elettrochimico di batterie metallo liquido, per modellare il più fedelmente possibile i sistemi che vengono commercializzati. La nave, illustrata in figura 2, è cilindrica, con un diametro interno 88,9 millimetri e una profondità 67 mm. Tutte le pareti dei vasi hanno uno spessore di 6,4 millimetri. Il vaso differisce da quelli utilizzati per gli esperimenti precedenti, tuttavia, dal fatto che presenta una porta ultrasuoni. La porta passa attraverso la parete laterale lungo un diametro orizzontale del cilindro, ed il centro del porto è di 6,6 mm dal pavimento recipiente. La porta è di 8 mm di diametro ad ospitare un trasduttore ad ultrasuoni 8 mm e guarnizioni attorno al trasduttore con un swage. In questi esperimenti, l&#39;elettrodo di metallo liquido è abbastanza profonda da coprire il trasduttore a ultrasuoni, tipicamente 13 mm. Per conseguire forti segnali ad ultrasuoni, si richiede buona trasmissione acusticatra il trasduttore a ultrasuoni e le sonde fluidificandolo (ePbBi). Massima potenza acustica viene trasmesso quando l&#39;impedenza acustica del materiale trasduttore e il fluido di prova sono identici; quando le impedenze diverse, segnali soffrono. Posizionando un trasduttore ad ultrasuoni in contatto diretto con pulito ePbBi (resa possibile dalla porta sopra descritto) fornisce ampio segnale, spesso per ore alla volta. Ossidi metallici, però, hanno differenti impedenze, e possono anche interferire con l&#39;irrorazione modificando la tensione superficiale. Se il ePbBi è sostanzialmente ossidato, segnali a ultrasuoni degradano e presto scompaiono. Ancora una volta, atmosfera inerte è essenziale. Se tracce di ossigeno causano alcuni ossidazione tuttavia, la superficie dell&#39;ossido di metallo è scremato prima di trasferire ePbBi nel recipiente della batteria. Infine, questi esperimenti presentano sfide per la presenza di correnti elettriche. Anche se le correnti sono la nostra tra scientifico e tecnologico centraleest, sono abbastanza (30 A) grande da causare danni se indirizzato in modo errato. Termocoppie senza messa a terra assicurano che le correnti elettriche pericolose non passare attraverso il dispositivo di acquisizione dati o il computer che lo sostiene, perché termocoppie senza messa a terra non hanno alcun collegamento elettrico interno dalla guaina protettiva ad uno dei fili del segnale. Allo stesso modo è indispensabile utilizzare trasduttori ad ultrasuoni senza messa a terra (Signal-Processing SA, TR0805LTH) per evitare correnti vaganti di danneggiare lo strumento ad ultrasuoni prezioso (Signal-Processing SA, DOP 3010). Come accennato in precedenza, la base del forno serve a condurre corrente elettrica, e deve anche essere elettricamente isolata dal suo ambiente. In dell&#39;elettrodo ePbBi, corrente provoca riscaldamento ohmico, potenzialmente interrompendo la temperatura. Così il sistema automatizzato di controllo termico deve essere in grado di adattarsi alle variazioni di apporto di calore. La figura 3 mostra come la temperatura dell&#39;elettrodo ePbBi varia come curaffitto scorre attraverso di essa, e come il regolatore PID regola per compensare. Mantenere la temperatura costante con correnti grandi (50 A = 800 mA / cm) richiederebbe raffreddamento addizionale, ma le correnti inferiori più realistiche per batterie metallo liquido in applicazioni industriali (tipicamente 17 A = 275 mA / cm 1), il controllore è in grado per compensare il riscaldamento ohmico premuto variazione di temperatura di 2 ° C.

<table><tbody><tr><td>Sonda a termocoppia tipo K</td><td>McMaster-Carr</td><td>3856K83</td><td>Controller PID http://www.mcmaster.com/</td></tr> <tr><td>Red Lion</td><td>P1610000</td><td>Red</td><td>Lion</td></tr><tr><td>http://store.redlion.net/store/p16.html Measurement Computing Dispositivo di acquisizione dati</td><td>Measurement Computing Corporation</td><td>Alimentatore http://www.mccdaq.com/index.aspx USB-2408</td><td></td></tr><tr><td></td><td>TDK-Lambda</td><td>GEN 8-90-USB-U</td><td>http://us.tdk-lambda.com/hp/</td></tr> <tr><td>Strumento a ultrasuoni</td><td>Elaborazione del segnale SA</td><td>DOP3010</td><td>http://www.signal-processing.com/index.html</td></tr><tr><td>Trasduttore a ultrasuoni</td><td>Elaborazione del segnale SA</td><td>TR0805LTH</td><td>http://www.signal-processing.com/index.html</td></tr><tr><td>Bismuto Piombo Eutettico</td><td>VWR</td><td>AA40949-P2</td><td>https://us.vwr.com/</td></tr></tbody></table>

ultrasuoni misura di velocità in un metallo elettrodo liquid

Ultrasound Velocity Measurement in a Liquid Metal Electrode

Un numero crescente di tecnologie elettrochimiche dipende flusso del fluido, e spesso che il fluido è opaco. Misurazione del flusso di un fluido opaca è intrinsecamente più difficile di misurare il flusso di un fluido trasparente, poiché i metodi ottici non sono applicabili. Ultrasuoni può essere utilizzato per misurare la velocità di un fluido opaco, non solo in punti isolati, ma a centinaia o migliaia di punti disposti lungo linee, con buona risoluzione temporale. Quando viene applicato a un elettrodo metallico liquido, ecografia velocimetria comporta ulteriori sfide: alta temperatura, attività chimica e conducibilità elettrica. Qui si descrive l&#39;apparecchiatura e metodi che consentono di superare queste sfide e consentire la misurazione del flusso in un elettrodo di metallo liquido, come conduce corrente, alla temperatura di esercizio sperimentale. La temperatura è regolata a ± 2 ° C con un controllore proporzionale-integrale-derivativo (PID) che i poteri di una fornace custom-built. L&#39;attività chimica è uomoinvecchiato scegliendo accuratamente materiali nave e che racchiude il setup sperimentale in un cassetto portaoggetti argon-riempita. Infine, percorsi elettrici non intenzionali sono accuratamente evitati. Un sistema automatizzato registra le impostazioni di controllo e misure sperimentali, utilizzando i segnali di trigger hardware per sincronizzare i dispositivi. Questo apparecchio e questi metodi possono produrre misurazioni che sono impossibili con altre tecniche, e consentire l&#39;ottimizzazione e il controllo delle tecnologie elettrochimiche come le batterie metallo liquido.

La procedura per misurare la velocità del suono (descritta in dettaglio sopra) è stato adattato da metodi utilizzati da Signal Processing-SA. In linea di massima, la velocità del suono può essere facilmente ottenuta misurando il tempo di volo di un eco da una parete a distanza nota. Ma misurare con precisione la posizione effettiva della faccia del trasduttore è difficile, così invece si può misurare il tempo di volo due volte, utilizzando un micrometro per spostare la parete da una distanza nota tra le misurazioni. Tal...

La velocimetria ad ultrasuoni viene utilizzata per studiare la miscelazione mediante flusso di fluido in elettrodi di metallo liquido. L'obiettivo di questo manoscritto è quello di illustrare i metodi utilizzati per effettuare misurazioni ecografiche precise e spazialmente risolte, limitando l'ossidazione e controllando e monitorando la temperatura, la corrente applicata e la potenza del riscaldatore fornita.

Ultrasuoni misura di velocità in un metallo elettrodo Liquid

A growing number of electrochemical technologies depend on fluid flow, and often that fluid is opaque. Measuring the flow of an opaque fluid is inherently ...

L'obiettivo generale del seguente esperimento è misurare il flusso di un elettrodo in metallo liquido del tipo utilizzato per l'immagazzinamento di energia nelle batterie a metallo liquido. Questo viene ottenuto portando il metallo liquido a una temperatura costante e ponendolo a contatto con una sonda ad ultrasuoni. Come secondo passaggio, si misura la velocità del suono, necessaria per le successive misurazioni della velocità.Le sonde ecografiche successive vengono utilizzate per misurare il flusso variando la corrente elettrica che scorre attraverso l'elettrodo. I risultati mostrano che un aumento della corrente spinge il flusso, il che migliorerebbe le prestazioni della batteria. Il vantaggio principale dell'ecografia rispetto ad altri metodi, come i fili caldi o le coppie MR, è che questi ultimi effettuano una misurazione in un punto.Mentre l'ultrasuono effettua una misurazione lungo un'intera linea attraverso un fluido, fornendo molte più informazioni grazie alle quali possiamo ottenere ulteriori indicazioni sul mescolamento e sul trasporto di massa in sistemi energetici come le batterie a metallo liquido. Sebbene questo metodo possa fornire informazioni utili sulle batterie

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Una particella Image Echo velocimetria (EPIV) sistema in grado di acquisire bidimensionali campi di velocità nei fluidi otticamente opachi o attraverso geometrie impenetrabili è descritto, e le misure di convalida del flusso del tubo sono segnalati.

Echo Particle Image Velocimetry

Fonte: Kalva, S. K., et al., Tomografia fotoacustica da tavolo basata su diodi laser pulsati per il monitoraggio del wash-in e del wash-out del colorante nella vascolarizzazione corticale di ratto. J. Vis. Exp. (2019)Questo video dimostra la procedura per l'utilizzo dell'imaging fotoacustico per osservare i cambiamenti nei vasi corticali di un ratto anestetizzato. Il processo include l'imaging di base, l'iniezione del colorante e l'analisi dell'assorbimento e della clearance del colorante...

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