Neutron imaging to study the influence of flow fields and porous electrodes on concentration distributions in redox flow cells
Notice bibliographique
Résumé
Understanding reactive mass transport in redox flow reactors is key to improving performance, yet conventional characterization techniques often rely on cell-averaged metrics and fail to resolve local transport phenomena. In this study, we employ operando neutron radiography to visualize concentration distributions in redox flow cells with non-aqueous electrolytes, leveraging the high attenuation of hydrogen-containing organic molecules and boron-containing supporting ions. Symmetric flow cell experiments were conducted with three electrode types (paper, cloth, and a hierarchical porous electrode fabricated via non-solvent induced phase separation), and two flow field designs (parallel and interdigitated). We find that for kinetically facile electrolytes with low ionic conductivity and with parallel flow fields, electrodes with large pores in the though-plane direction (i.e., carbon cloth) augment the current output. Additionally, interdigitated flow fields sustain higher currents than parallel flow fields at a fixed potential and flow rate due to enhanced convective transport. Despite significant differences in macroscopic performance among the studied materials, the concentration profiles within the cell showed only minor variations within the studied operating conditions and imaging configuration. The cloth electrode and interdigitated flow field exhibited slightly more uniform concentration profiles across the electrode thickness compared to the paper electrode with the parallel flow field. In contrast, the phase-separation electrode displayed more steep concentration profiles and a stronger dependency on polarity reversal. Neutron radiography further uncovered critical secondary effects, including salt precipitation and flow field underutilization. These findings highlight the potential of operando imaging to inform the design and operation of electrochemical reactors for a range of technologies.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».