TY - JOUR A1 - Grothausmann, R. A1 - Manke, I. A1 - Zehl, G. A1 - Dorbandt, I. A1 - Bogdanoff, P. A1 - Fiechter, S. A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Lange, Axel A1 - Kupsch, Andreas A1 - Hilger, A. T1 - Charakterisierung von Katalysatormaterialien für Brennstoffzellen mittels Elektronentomografie N2 - Zur Optimierung moderner Katalysatoren für Brennstoffzellen werden diese elektronen-tomografisch charakterisiert. Die Elektronentomografie ermöglicht einzigartige Einblicke in die Nanometer-Strukturen der metallischen Katalysatorpartikel, die auf einem elektrisch leitenden, inerten Kohlenstoffträger abgeschieden werden. Die dreidimensional bildgebende Methode ermöglicht über qualitative Untersuchungen hinaus detaillierte quantitative Form- und Strukturanalysen der Katalysatormaterialien. So werden beispielsweise die Positionen der Katalysatorpartikel relativ zum Trägermaterial analysiert. Ihre Form und Einbettung in den Träger, welche die für die katalytische Reaktion maßgebliche "freie Oberfläche" definieren, werden bestimmt. Die Elektronentomografie ermöglicht somit quantitative Vergleiche zwischen verschiedenen Katalysatormaterialien und Herstellungsverfahren. Sie erweitert die Möglichkeiten der Korrelation gewünschter elektrochemischer Eigenschaften mit der Nanostruktur dieser Materialien und macht so weitere Optimierungen der Katalysatormaterialien möglich. KW - Computed tomography KW - Reconstruction algorithm KW - Electron tomography KW - Catalyst KW - Fuel cell PY - 2010 SN - 0025-5300 VL - 52 IS - 10 SP - 706 EP - 711 PB - Hanser CY - München AN - OPUS4-22072 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Grothausmann, R. A1 - Zehl, G. A1 - Manke, I. A1 - Fiechter, S. A1 - Bogdanoff, P. A1 - Dorbandt, I. A1 - Kupsch, Andreas A1 - Lange, Axel A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Schumacher, G. A1 - Banhart, J. T1 - Dreidimensionale Charakterisierung von Katalysatornanopartikeln N2 - We present transmission electron microscope (TEM) tomography investigations of ruthenium-based fuel cell catalyst materials as employed in direct methanol fuel cells (DMFC). The digital three-dimensional representation of the samples not only enables detailed studies on number, size, and shape but also on the local orientation of the ruthenium particles to their support and their freely accessible surface area. The shape analysis shows the ruthenium particles deviate significantly from spherical symmetry which increases their surface to volume ratio. The morphological studies help to understand the structure formation mechanisms during the fabrication as well as the high effectiveness of these catalysts in the oxygen reduction reaction at the cathode side of fuel cells. KW - Radiography KW - Tomography KW - Neutrons KW - Polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) KW - Fuel cell stack PY - 2012 SN - 1862-5282 VL - 103 IS - 1 SP - 135 EP - 136 PB - Carl Hanser CY - München AN - OPUS4-25976 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kupsch, Andreas A1 - Lange, Axel A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Lück, S. A1 - Schmidt, V. A1 - Grothausmann, R. A1 - Hilger, A. A1 - Manke, I. T1 - Missing wedge computed tomography by iterative algorithm DIRECTT N2 - A strategy to mitigate typical reconstruction artefacts in missing wedge computed tomography is presented. These artefacts appear as elongations of reconstructed details along the mean direction (i.e. the symmetry centre of the projections). Although absent in standard computed tomography applications, they are most prominent in advanced electron tomography and also in special topics of X-ray and Neutron tomography under restricted geometric boundary conditions. We investigate the Performance of the DIRECTT (Direct Iterative Reconstruction of Computed Tomography Trajectories) algorithm to reduce the directional artefacts in standard procedures. In order to be sensitive to the anisotropic nature of missing wedge artefacts, we investigate isotropic substructures of metal foam as well as circular disc models. Comparison is drawn to filtered backprojection and algebraic techniques. Reference is made to reconstructions of complete data sets. For the purpose of assessing the reconstruction Quality, Fourier transforms are employed to visualize the missing wedge directly. Deficient reconstructions of disc models are evaluated by a length-weighted boundary orientations. The DIRECTT results are assessd at different signal-to-noise ratios by means of local and integral evaluation Parameters. KW - Tomography KW - Algorithm KW - Reconstruction KW - Computed tomography KW - Electron tomography KW - Image morphology KW - Iterative reconstruction KW - Missing wedge PY - 2016 U6 - https://doi.org/10.1111/jmi.12313 SN - 1365-2818 VL - 261 IS - 1 SP - 36 EP - 45 PB - Wiley CY - Hoboken, New Jersey, USA AN - OPUS4-35801 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Grothausmann, R. A1 - Zehl, G. A1 - Manke, I. A1 - Fiechter, S. A1 - Bogdanoff, P. A1 - Dorbandt, I. A1 - Kupsch, Andreas A1 - Lange, Axel A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Schumacher, G. A1 - Banhart, J. T1 - Nanometer-Tomographie: kleinste Katalysatorteilchen erblicken - Mit Elektronen und Computern die mobile Brennstoffzelle erforschen KW - Electron tomography KW - Polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) KW - Reconstruction algorithm KW - DIRECTT PY - 2012 U6 - https://doi.org/10.1002/maco.201290007 SN - 0947-5117 SN - 1521-4176 VL - 63 IS - 2 SP - 1 PB - Wiley-VCH Verl. CY - Weinheim AN - OPUS4-26348 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Grothausmann, R. A1 - Zehl, G. A1 - Manke, I. A1 - Fiechter, S. A1 - Bogdanoff, P. A1 - Dorbandt, I. A1 - Kupsch, Andreas A1 - Lange, Axel A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Schumacher, G. A1 - Banhart, J. T1 - Quantitative structural assessment of heterogeneous catalysts by electron tomography N2 - We present transmission electron microscope (TEM) tomography investigations of ruthenium-based fuel cell catalyst materials as employed in direct methanol fuel cells (DMFC). The digital three-dimensional representation of the samples not only enables detailed studies on number, size, and shape but also on the local orientation of the ruthenium particles to their support and their freely accessible surface area. The shape analysis shows the ruthenium particles deviate significantly from spherical symmetry which increases their surface to volume ratio. The morphological studies help to understand the structure formation mechanisms during the fabrication as well as the high effectiveness of these catalysts in the oxygen reduction reaction at the cathode side of fuel cells. KW - Electron tomography KW - Reconstruction algorithm KW - Catalyst KW - Fuel cell PY - 2011 U6 - https://doi.org/10.1021/ja2032508 SN - 0002-7863 SN - 1520-5126 VL - 133 IS - 45 SP - 18161 EP - 18171 PB - American Chemical Society CY - Washington, DC AN - OPUS4-24833 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Lange, Axel A1 - Kupsch, Andreas A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Manke, I. A1 - Kardjilov, N. A1 - Arlt, Tobias A1 - Grothausmann, R. T1 - Reconstruction of limited computed tomography data of fuel cell components using direct iterative reconstruction of computed tomography trajectories N2 - CT (computed tomography) reconstructions of fuel cell components of a yet unrivaled spatial resolution and quality are presented. This is achieved by application of the novel DIRECTT (Direct Iterative Reconstruction of Computed Tomography Trajectories) algorithm. We focus on two different key issues which essentially rule the fuel cell's durability on different length scales and physical interactions. On the resolution scale of some 100 µm agglomerations of condensed water in flow-field channels are detected by means of quasi-in situ neutron CT (after operation). Five orders of magnitude below nanometer sized Ru catalyst particles on carbon black support are visualized by electron tomography. Both types of experiments are especially adapted to the type of material involved but they are accompanied by severe deviations from ideal CT measuring conditions, as well. In order to overcome the tremendous reconstruction artifacts of standard algorithms, we employ DIRECTT which is described in detail. Comparisons of DIRECTT reconstructions to the conventional filtered back projection, prove the significant improvements in both experimental methods. KW - PEM fuel cell KW - Neutron computed tomography KW - Electron tomography KW - Reconstruction algrorithm KW - Water management KW - Catalyst PY - 2011 U6 - https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2010.10.106 SN - 0378-7753 VL - 196 IS - 12 SP - 5293 EP - 5298 PB - Elsevier CY - Amsterdam [u.a.] AN - OPUS4-23589 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Lange, Axel A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Kupsch, Andreas A1 - Hilger, A. A1 - Manke, I. A1 - Lück, S. A1 - Schmidt, V. A1 - Grothausmann, R. T1 - Reduzierung von Missing-Wedge-Artefakten der CT mit DIRECTT N2 - Typische 'Missing Wedge'(MW)-Artefakte in Rekonstruktionen der Computertomografie können mit dem iterativen DIRECTT-Algorithmus (Direkte iterative Rekonstruktion computertomografischer Trajektorien) unterdrückt werden. Die durch fehlende Projektionswinkel bedingten MW-Restriktionen betreffen bisher nur Sonderapplikationen der Röntgen- und Neutronentomografie, müssen in der Nanometer auflösenden Elektronentomografie jedoch als Standard akzeptiert werden. Die MW-Artefakte werden besonders effektiv mit einer spezifischen DIRECTT-Prozedur partiell diskreter Zwischenlösungen beseitigt. Für die Beurteilung der Abbildungsqualität werden Rekonstruktionen von vollständigen und unvollständigen Mess- und Modell-Datensätzen erzeugt und mit Ergebnissen anderer Algorithmen (gefilterte Rückprojektion (FBP) und ART-Methoden) verglichen. Die Fourier-Transformierten der Rekonstruktionen demonstrieren die erfolgreiche Ergänzung der fehlenden Information im MW-Bereich. Die quantitative Bewertung der lokalen Rekonstruktionsqualität mit Methoden der räumlichen Statistik ergibt auch für unterschiedliche Signal-Rausch-Verhältnisse signifikante Vorteile gegenüber FBP und ART. KW - Computertomographie (CT) KW - Rekonstruktionsalgorithmus KW - DIRECTT KW - Missing wedge KW - Statistische Bewertung KW - Elektronentomographie KW - Iterative Rekonstruktion PY - 2014 UR - http://www.hanser-elibrary.com/doi/pdf/10.3139/120.110612 SN - 0025-5300 VL - 56 IS - 9 SP - 716 EP - 721 PB - Hanser CY - München AN - OPUS4-31377 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kupsch, Andreas A1 - Lange, Axel A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Manke, I. A1 - Kardjilov, N. A1 - Arlt, Tobias A1 - Grothausmann, R. T1 - Rekonstruktion limitierter CT-Messdatensätze von Brennstoffzellen mit Directt N2 - Die Aufklärung spezifischer Fragestellungen zur Funktionalität von PEM(polymer electrolyte membrane)- und DMFC(Direct Methanol)-Brennstoffzellen bedarf der 3D-Abbildung der spezifischen Komponenten mit unterschiedlichen Strahlungsarten: des Wassergehalts in den Flow Fields mit Neutronen, der Katalysator-Alterung in der MEA (membrane electrode assembly) mit Synchrotronstrahlung und der freien (reaktiven) Katalysator-Oberfläche von Nano-Partikeln mit TEM-Elektronen-Tomografie. Diese Messungen im Bereich der mm- bis nm-Skala unterliegen dabei erheblichen Restriktionen: einer ortsabhängigen Verschmierung der Neutronenradiogramme, Manipulatorinstabilitäten der Synchrotronmessungen sowie einer Kombination von Limited-View-Datensätzen, wenigen Projektionswinkeln und teilweiser Nichtdurchstrahlbarkeit in der Elektronen-CT. Die Vorteile eines fortentwickelten Directt-Algorithmus für die Bewältigung dieser Randbedingungen gegenüber gefilterten Rückprojektionen werden aufgezeigt. KW - Computed tomography KW - Reconstruction algorithm KW - Electron tomography KW - Neutron tomography KW - Catalyst KW - Fuel cell PY - 2010 SN - 0025-5300 VL - 52 IS - 10 SP - 676 EP - 683 PB - Hanser CY - München AN - OPUS4-22070 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Manke, I. A1 - Kardjilov, N. A1 - Schäfer, R. A1 - Hilger, A. A1 - Grothausmann, R. A1 - Strobl, M. A1 - Dawson, M. A1 - Grünzweig, C. A1 - Tötzke, C. A1 - David, C. A1 - Kupsch, Andreas A1 - Lange, Axel A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Banhart, J. T1 - Three-dimensional imaging of magnetic domains with neutron grating interferometry N2 - This paper gives a brief overview on3D imaging of magnetic domains with shearing grating neutron tomography. We investigated the three-dimensional distribution of magnetic domain walls in the bulk of a wedge-shaped FeSi single crystal. The width of the magnetic domains wasanalyzed at different locations within the crystal. Magnetic domains close to the tip of the wedge are much smaller than in the bulk. Furthermore, the three-dimensional shape of individual domains wasinvestigated. We discuss prospects and limitations of the applied measurement technique. KW - Neutron imaging KW - Tomography KW - Magnetic domains KW - Grating interferometry KW - Darkfield imaging KW - Shearing gratings KW - Talbot-Lau KW - Three-dimensional data quantification KW - Tomographic reconstruction PY - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-341919 SN - 1875-3892 VL - 69 SP - 404 EP - 412 PB - Elsevier B.V. CY - Amsterdam AN - OPUS4-34191 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Arlt, Tobias A1 - Grothausmann, R. A1 - Manke, I. A1 - Markötter, H. A1 - Hilger, A. A1 - Kardjilov, N. A1 - Tötzke, C. A1 - Banhart, J. A1 - Kupsch, Andreas A1 - Lange, Axel A1 - Hentschel, Manfred P. A1 - Krüger, P. A1 - Haußmann, J. A1 - Hartnig, C. A1 - Wippermann, K. T1 - Tomografische Methoden für die Brennstoffzellenforschung N2 - Aufgrund des hohen Wirkungsgrades und der vielfältigen Einsatzmöglichkeiten können Brennstoffzellen einen wichtigen Beitrag zur zukünftigen Energieversorgung leisten. Für die Optimierung der Brennstoffzellentechnik ist es erforderlich, die während des Zellbetriebs ablaufenden Prozesse zu verstehen und exakt zu charakterisieren. Ein ausbalanciertes Wassermanagement ist die Grundlage für die optimale Leistungsfähigkeit einer wasserstoffbetriebenen Zelle. Das während des Betriebs entstehende Wasser muss die Membran ausreichend befeuchten, um deren Protonenleitfähigkeit aufrechtzuerhalten. Andererseits behindern zu große Wasseransammlungen in der Zelle die Gaszufuhr durch die porösen Materialien sowie in den Kanälen der Gasverteilerstrukturen. Alterungsphänomene einzelner Zellkomponenten können die Verteilung der Wasseransammlungen und somit das Wassermanagement empfindlich stören und so die Leistungsfähigkeit der Brennstoffzelle herabsetzen. Zur Analyse der Wasserverteilung werden zerstörungsfreie, bildgebende Methoden, wie die Ex-situ-Neutronentomografie und die In-situ-Synchrotronradiografie, eingesetzt. Diese Methoden können während des Brennstoffzellenbetriebs mit weiteren Messverfahren, beispielsweise der ortsaufgelösten Stromdichtemessung, kombiniert werden. Auf diese Weise werden einzelne Komponenten, wie zum Beispiel die Gasdiffusionsschichten, charakterisiert. KW - Computertomographie KW - Elektronentomographie KW - Neutronentomographie KW - Brennstoffzelle KW - Stromdichtemessung KW - Wassermanagement PY - 2013 U6 - https://doi.org/10.3139/120.110429 SN - 0025-5300 VL - 55 IS - 3 SP - 207 EP - 213 PB - Hanser CY - München AN - OPUS4-27950 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -