मिश्रित एसिडहरूमा परजीवी VO2+/VO2+ प्रतिक्रियाहरूको इलेक्ट्रोकाटलिस्टहरू र अवरोधकहरूको रूपमा टंगस्टन अक्साइड/फुलरिनमा आधारित 304 केशिका ट्यूब नानोकम्पोजिटहरू

Nature.com भ्रमण गर्नुभएकोमा धन्यवाद।तपाईं सीमित CSS समर्थनको साथ ब्राउजर संस्करण प्रयोग गर्दै हुनुहुन्छ।उत्तम अनुभवको लागि, हामी तपाईंलाई अपडेट गरिएको ब्राउजर प्रयोग गर्न सिफारिस गर्छौं (वा इन्टरनेट एक्सप्लोररमा अनुकूलता मोड असक्षम गर्नुहोस्)।थप रूपमा, निरन्तर समर्थन सुनिश्चित गर्न, हामी शैलीहरू र जाभास्क्रिप्ट बिना साइट देखाउँछौं।
एकै पटकमा तीनवटा स्लाइडहरूको क्यारोसेल प्रदर्शन गर्दछ।अघिल्लो र अर्को बटनहरू प्रयोग गर्नुहोस् एक पटकमा तीन स्लाइडहरू मार्फत सार्नको लागि, वा अन्तमा स्लाइडर बटनहरू प्रयोग गर्नुहोस् एक पटकमा तीन स्लाइडहरू मार्फत सार्नको लागि।

स्टेनलेस स्टील 304 कोइल ट्यूब रासायनिक संरचना

304 स्टेनलेस स्टील कोइल ट्यूब एक प्रकारको अस्टेनिटिक क्रोमियम-निकल मिश्र धातु हो।स्टेनलेस स्टील 304 कोइल ट्यूब निर्माताका अनुसार, यसमा मुख्य कम्पोनेन्ट Cr (17%-19%), र Ni (8%-10.5%) हो।यसको क्षरण प्रतिरोध सुधार गर्न को लागी, त्यहाँ Mn (2%) र Si (0.75%) को सानो मात्रा छ।

स्टेनलेस स्टील 304 कोइल ट्यूब मेकानिकल गुण

304 स्टेनलेस स्टील कोइल ट्यूब को मेकानिकल गुण निम्नानुसार छन्:

• तन्य शक्ति: ≥515MPa
• उपज शक्ति: ≥205MPa
• लम्बाइ: ≥30%

स्टेनलेस स्टील 304 कुण्डल ट्यूब को आवेदन र प्रयोग

भ्यानेडियम रेडक्स फ्लो ब्याट्री (VRFBs) को अपेक्षाकृत उच्च लागतले तिनीहरूको व्यापक प्रयोगलाई सीमित गर्दछ।VRFB को शक्ति घनत्व र ऊर्जा दक्षता बढाउनको लागि इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियाहरूको गतिविज्ञान सुधार गरिनु पर्छ, जसले VRFB को kWh लागत घटाउँछ।यस कार्यमा, हाइड्रोथर्मली संश्लेषित हाइड्रेटेड टंगस्टन अक्साइड (HWO) न्यानो पार्टिकल्स, C76 र C76/HWO, कार्बन कपडा इलेक्ट्रोडहरूमा जम्मा गरियो र VO2+/VO2+ रेडक्स प्रतिक्रियाको लागि इलेक्ट्रोकाटलिस्टको रूपमा परीक्षण गरियो।क्षेत्र उत्सर्जन स्क्यानिङ इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी (FESEM), ऊर्जा फैलाउने एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी (EDX), उच्च-रिजोल्युशन ट्रान्समिशन इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी (HR-TEM), एक्स-रे विवर्तन (XRD), एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रोन स्पेक्ट्रोस्कोपी (XPS), इन्फ्रारेड फोरियर। रूपान्तरण स्पेक्ट्रोस्कोपी (FTIR) र सम्पर्क कोण मापन।यो फेला परेको छ कि HWO मा C76 फुलरीन थप्दा VO2+/VO2+ रेडक्स प्रतिक्रियाको सन्दर्भमा चालकता बढाएर र यसको सतहमा अक्सिजन युक्त कार्यात्मक समूहहरू प्रदान गरेर इलेक्ट्रोडको गतिविज्ञान बढाउन सक्छ।HWO/C76 कम्पोजिट (50 wt% C76) अनुपचारित कार्बन कपडा (UCC) को लागि 365 mV को तुलनामा ΔEp को 176 mV सँग VO2+/VO2+ प्रतिक्रियाको लागि सबैभन्दा उपयुक्त साबित भयो।थप रूपमा, HWO/C76 कम्पोजिटले W-OH कार्यात्मक समूहहरूको कारण परजीवी क्लोरीन इभोलुसन प्रतिक्रियाको महत्त्वपूर्ण अवरोध देखायो।
तीव्र मानव गतिविधि र द्रुत औद्योगिक क्रान्तिले बिजुलीको लागि एक अप्रत्याशित उच्च मागको नेतृत्व गरेको छ, जुन प्रति वर्ष 3% को दरले बढिरहेको छ।दशकौंदेखि, ऊर्जाको स्रोतको रूपमा जीवाश्म ईन्धनको व्यापक प्रयोगले हरितगृह ग्यास उत्सर्जनमा निम्त्याएको छ, जसले ग्लोबल वार्मिङ, पानी र वायु प्रदूषणको नेतृत्व गरेको छ, जसले सम्पूर्ण पारिस्थितिक प्रणालीलाई खतरामा पारेको छ।फलस्वरूप, २०५० सम्ममा स्वच्छ नवीकरणीय ऊर्जा र सौर्य ऊर्जाको हिस्सा कुल विद्युतको ७५ प्रतिशत पुग्ने प्रक्षेपण गरिएको छ।यद्यपि, जब नवीकरणीय ऊर्जा उत्पादन कुल बिजुली उत्पादनको 20% भन्दा बढी हुन्छ, ग्रिड अस्थिर हुन्छ 1. कुशल ऊर्जा भण्डारण प्रणालीको विकास यो संक्रमणको लागि महत्वपूर्ण छ, किनकि तिनीहरूले अतिरिक्त बिजुली भण्डारण गर्नुपर्दछ र आपूर्ति र माग सन्तुलन गर्नुपर्छ।
हाइब्रिड भ्यानेडियम रेडक्स फ्लो ब्याट्रीजस्ता सबै ऊर्जा भण्डारण प्रणालीहरू मध्ये २, सबै भ्यानेडियम रेडक्स फ्लो ब्याट्रीहरू (VRFBs) तिनीहरूका धेरै फाइदाहरूको कारणले सबैभन्दा उन्नत छन्3 र दीर्घकालीन ऊर्जा भण्डारण (~ 30 वर्ष) को लागि उत्तम समाधान मानिन्छ।नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतको प्रयोग ४.यो पावर र ऊर्जा घनत्व, छिटो प्रतिक्रिया, लामो जीवन र $ 65/kWh को तुलनात्मक रूपमा कम वार्षिक लागत लि-आयन र लीड-एसिड ब्याट्रीहरूको लागि $93-140/kWh र 279-420 USD/kWh को तुलनामा विभाजनको कारणले हो।/kWh ब्याट्री क्रमशः 4।
यद्यपि, तिनीहरूको व्यापक व्यावसायीकरणलाई अपेक्षाकृत उच्च प्रणाली पूँजी लागतले बाधित गरिरहेको छ, मुख्यतया ब्याट्री प्याकहरू 4,5 को कारणले।यसरी, दुई आधा-सेल प्रतिक्रियाहरूको गतिशास्त्र बढाएर ब्याट्री प्रदर्शन सुधार गर्नाले ब्याट्रीको आकार घटाउन सक्छ र यसरी लागत घटाउन सक्छ।त्यसकारण, इलेक्ट्रोड सतहमा द्रुत इलेक्ट्रोन स्थानान्तरण आवश्यक छ, इलेक्ट्रोडको डिजाइन, संरचना र संरचनामा निर्भर गर्दछ, जुन सावधानीपूर्वक अनुकूलित हुनुपर्छ।यद्यपि कार्बन-आधारित इलेक्ट्रोडहरूमा राम्रो रासायनिक र इलेक्ट्रोकेमिकल स्थिरता र राम्रो विद्युत चालकता छ, यदि उपचार नगरी छोडियो भने, तिनीहरूको गतिशास्त्र अक्सिजन कार्यात्मक समूह र हाइड्रोफिलिसिटी 7,8 को अनुपस्थितिको कारणले ढिलो हुनेछ।तसर्थ, विभिन्न इलेक्ट्रोकाटालिस्टहरू कार्बन इलेक्ट्रोडहरू, विशेष गरी कार्बन नैनोस्ट्रक्चरहरू र मेटल अक्साइडहरूसँग जोडिन्छन्, दुबै इलेक्ट्रोडहरूको गतिविज्ञान सुधार गर्न, जसले गर्दा VRFB इलेक्ट्रोडहरूको काइनेटिक्स बढ्छ।
धेरै कार्बन सामग्रीहरू प्रयोग गरिएको छ, जस्तै कार्बन पेपर 9, कार्बन नानोट्यूबहरू 10,11,12,13, graphene आधारित न्यानो संरचनाहरू 14,15,16,17, कार्बन nanofibers18 र अन्य 19,20,21,22,23, फुलरिन परिवार बाहेक। ।C76 मा हाम्रो अघिल्लो अध्ययनमा, हामीले पहिलो पटक VO2+/VO2+ तर्फ यो फुलेरिनको उत्कृष्ट इलेक्ट्रोकाटालिटिक गतिविधि रिपोर्ट गर्‍यौं, ताप-उपचार गरिएको र उपचार नगरिएको कार्बन कपडाको तुलनामा, चार्ज ट्रान्सफर प्रतिरोध 99.5% र 97%24 ले घटेको थियो।C76 को तुलनामा VO2+/VO2+ प्रतिक्रियाको लागि कार्बन सामग्रीको उत्प्रेरक प्रदर्शन तालिका S1 मा देखाइएको छ।अर्कोतर्फ, धेरै धातु अक्साइडहरू जस्तै CeO225, ZrO226, MoO327, NiO28, SnO229, Cr2O330 र WO331, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38 तिनीहरूको बढ्दो भिजेको मात्रा र उच्च ओक्स सामग्रीको कारण प्रयोग गरिन्छ।समूहहरू।तालिका S2 ले VO2+/VO2+ प्रतिक्रियामा यी धातु अक्साइडहरूको उत्प्रेरक प्रदर्शन देखाउँछ।WO3 यसको कम लागत, अम्लीय मिडियामा उच्च स्थिरता, र उच्च उत्प्रेरक गतिविधि 31,32,33,34,35,36,37,38 को कारणले धेरै कामहरूमा प्रयोग भएको छ।यद्यपि, WO3 ले क्याथोड काइनेटिक्समा थोरै सुधार देखायो।WO3 को चालकता सुधार गर्न, सकारात्मक इलेक्ट्रोड गतिविधि मा कम टंगस्टन अक्साइड (W18O49) को प्रयोग को प्रभाव परीक्षण गरिएको थियो38।हाइड्रेटेड टंगस्टन अक्साइड (HWO) VRFB अनुप्रयोगहरूमा कहिल्यै परीक्षण गरिएको छैन, यद्यपि यसले निर्जल WOx39,40 को तुलनामा छिटो क्याशन प्रसारको कारणले सुपर क्यापेसिटर अनुप्रयोगहरूमा उच्च गतिविधि देखाएको छ।तेस्रो पुस्ताको सबै भ्यानेडियम रेडक्स फ्लो ब्याट्रीले ब्याट्रीको प्रदर्शन सुधार गर्न र इलेक्ट्रोलाइटमा भ्यानेडियम आयनको घुलनशीलता र स्थिरता सुधार गर्न HCl र H2SO4 मिलेर बनेको मिश्रित एसिड इलेक्ट्रोलाइट प्रयोग गर्दछ।यद्यपि, परजीवी क्लोरीन इभोलुसन प्रतिक्रिया तेस्रो पुस्ताको एक हानि भएको छ, त्यसैले क्लोरीन मूल्याङ्कन प्रतिक्रियालाई दबाउनका लागि उपायहरू खोज्नु धेरै अनुसन्धान समूहहरूको कार्य भएको छ।
यहाँ, VO2+/VO2+ प्रतिक्रिया परीक्षणहरू कार्बन कपडा इलेक्ट्रोडहरूमा जम्मा गरिएका HWO/C76 कम्पोजिटहरूमा गरिएको थियो ताकि कम्पोजिटहरूको विद्युतीय चालकता र इलेक्ट्रोड सतहमा परजीवी क्लोरीन निक्षेपलाई दबाएर रेडक्स प्रतिक्रिया गतिविज्ञान बीच सन्तुलन पत्ता लगाउन।प्रतिक्रिया (KVR)।हाइड्रेटेड टंगस्टन अक्साइड (HWO) न्यानो कणहरू एक साधारण हाइड्रोथर्मल विधि द्वारा संश्लेषित गरिएको थियो।प्रयोगहरू मिश्रित एसिड इलेक्ट्रोलाइट (H2SO4/HCl) मा सुविधाको लागि तेस्रो पुस्ता VRFB (G3) अनुकरण गर्न र परजीवी क्लोरीन इभोलुसन प्रतिक्रियामा HWO को प्रभाव अनुसन्धान गर्नको लागि गरिएको थियो।
Vanadium(IV) सल्फेट अक्साइड हाइड्रेट (VOSO4, 99.9%, Alfa-Aeser), सल्फ्यूरिक एसिड (H2SO4), हाइड्रोक्लोरिक एसिड (HCl), डाइमेथाइलफार्माइड (DMF, Sigma-Aldrich), polyvinylidene फ्लोराइड (PVDF, Sigma-Aldrich), सिग्मा-एल्डरिच यस अध्ययनमा टंगस्टन अक्साइड डाइहाइड्रेट (Na2WO4, 99%, Sigma-Aldrich) र हाइड्रोफिलिक कार्बन कपडा ELAT (Fuel Cell Store) प्रयोग गरिएको थियो।
हाइड्रेटेड टंगस्टन अक्साइड (HWO) एक हाइड्रोथर्मल प्रतिक्रिया द्वारा तयार गरिएको थियो जसमा 2 ग्राम Na2WO4 नुनलाई 12 मिलीलीटर एचओमा रङ्गहीन समाधान प्राप्त नभएसम्म भंग गरियो, र त्यसपछि हल्का पहेंलो निलम्बन नभएसम्म 12 एमएल एचसीएल ड्रपवाइज थपियो। प्राप्त भएको थियो।निलम्बन।हाइड्रोथर्मल प्रतिक्रिया टेफ्लोन लेपित स्टेनलेस स्टील अटोक्लेभमा 180 डिग्री सेल्सियसमा 3 घण्टाको लागि ओभनमा गरिएको थियो।अवशेषलाई निस्पंदनद्वारा सङ्कलन गरिएको थियो, इथानोल र पानीले 3 पटक धोइयो, 70 डिग्री सेल्सियसमा ~3 घन्टाको लागि ओभनमा सुकाइयो, र त्यसपछि नीलो खैरो HWO पाउडर प्राप्त गर्न ग्राउन्ड गरियो।
प्राप्त (उपचार नगरिएको) कार्बन कपडा इलेक्ट्रोड (CCTs) लाई 15 डिग्री सेल्सियस/मिनेट हावामा तताउने दरमा 10 घन्टाको लागि 450 डिग्री सेल्सियसमा ट्यूब फर्नेसमा प्राप्त गरिएको वा तातो उपचारको अधीनमा प्रयोग गरिएको थियो। उपचार गरिएको UCC (TCC) प्राप्त गर्नुहोस्, s अघिल्लो काम जस्तै 24. UCC र TCC लगभग 1.5 सेन्टिमिटर चौडा र 7 सेन्टिमिटर लामो इलेक्ट्रोडमा काटिएको थियो।C76, HWO, HWO-10% C76, HWO-30% C76 र HWO-50% C76 को निलम्बनहरू 20 मिलीग्राम सक्रिय सामग्री पाउडर र PVDF बाइन्डरको 10 wt% (~ 2.22 mg) ~ 1 ml मा थपेर तयार गरिएको थियो। DMF एकरूपता सुधार गर्न 1 घण्टाको लागि तयार र sonicated।त्यसपछि 2 मिलीग्राम C76, HWO र HWO-C76 कम्पोजिटहरू UCC सक्रिय इलेक्ट्रोड क्षेत्रको लगभग 1.5 cm2 मा लागू गरियो।सबै उत्प्रेरकहरू UCC इलेक्ट्रोडहरूमा लोड गरिएका थिए र TCC मात्र तुलना उद्देश्यका लागि प्रयोग गरिएको थियो, हाम्रो अघिल्लो कामले देखाएको छ कि गर्मी उपचार आवश्यक छैन 24।अधिक एकरूपताको लागि निलम्बन (लोड 2 मिलीग्राम) को 100 μl ब्रश गरेर छाप सेटलिङ हासिल गरियो।त्यसपछि सबै इलेक्ट्रोडहरू रातभर 60 डिग्री सेल्सियसमा ओभनमा सुकाइयो।इलेक्ट्रोडहरू सही स्टक लोडिङ सुनिश्चित गर्न अघि र पछि मापन गरिन्छ।एक निश्चित ज्यामितीय क्षेत्र (~ 1.5 cm2) हुन र केशिका प्रभावको कारण इलेक्ट्रोडहरूमा भ्यानेडियम इलेक्ट्रोलाइटको वृद्धि रोक्नको लागि, सक्रिय सामग्रीमा प्याराफिनको पातलो तह लगाइएको थियो।
एक क्षेत्र उत्सर्जन स्क्यानिङ इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोप (FESEM, Zeiss SEM अल्ट्रा 60.5 kV) HWO सतह आकार विज्ञान अवलोकन गर्न प्रयोग गरिएको थियो।Feii8SEM (EDX, Zeiss AG) संग सुसज्जित ऊर्जा फैलाउने एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी UCC इलेक्ट्रोडहरूमा HWO-50% C76 तत्वहरू नक्सा गर्न प्रयोग गरिएको थियो।एक उच्च रिजोल्युसन ट्रान्समिशन इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोप (HR-TEM, JOEL JEM-2100) 200 kV को एक एक्सेलेरेटिङ भोल्टेजमा काम गर्ने HWO कणहरूको उच्च रिजोल्युसन छविहरू र विवर्तन रिंगहरू प्राप्त गर्न प्रयोग गरिएको थियो।Crystallographic Tool Box (CrysTBox) सफ्टवेयर प्रयोग गर्नुहोस् HWO डिफ्रेक्शन रिङ्हरू विश्लेषण गर्न RingGUI प्रकार्य प्रयोग गरेर र XRD मोडेलहरूसँग परिणामहरू तुलना गर्नुहोस्।UCC र TCC को संरचना र ग्राफिटाइजेशन एक्स-रे विवर्तन (XRD) द्वारा 5° देखि 70° सम्म Cu Kα (λ = 1.54060 Å) को साथ 2.4°/min को स्क्यान दरमा Panalytical X-ray diffractometer प्रयोग गरी निर्धारण गरिएको थियो।(Model 3600)।XRD ले क्रिस्टल संरचना र HWO को चरणहरू देखाउँछ।PANalytical X'Pert HighScore सफ्टवेयर डाटाबेस45 मा उपलब्ध टंगस्टन अक्साइड नक्साहरूसँग HWO चुचुराहरू मिलाउन प्रयोग गरिएको थियो।TEM परिणामहरूसँग HWO परिणामहरू तुलना गर्नुहोस्।HWO नमूनाहरूको रासायनिक संरचना र अवस्था एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रोन स्पेक्ट्रोस्कोपी (XPS, ESCALAB 250Xi, ThermoScientific) द्वारा निर्धारण गरिएको थियो।CASA-XPS सफ्टवेयर (v 2.3.15) चोटी deconvolution र डेटा विश्लेषणको लागि प्रयोग गरिएको थियो।Fourier रूपान्तरण इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी (FTIR, Perkin Elmer वर्ग KBr FTIR स्पेक्ट्रोमीटर प्रयोग गरेर) मापन HWO र HWO-50% C76 को सतह कार्यात्मक समूहहरू निर्धारण गर्न प्रदर्शन गरिएको थियो।XPS परिणामहरूसँग परिणामहरू तुलना गर्नुहोस्।सम्पर्क कोण मापन (KRUSS DSA25) पनि इलेक्ट्रोड को wettability विशेषता गर्न प्रयोग गरियो।
सबै इलेक्ट्रोकेमिकल मापनको लागि, एक जीवविज्ञान SP 300 कार्यस्थान प्रयोग गरिएको थियो।चक्रीय भोल्टमेट्री (CV) र इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिबाधा स्पेक्ट्रोस्कोपी (EIS) VO2+/VO2+ redox प्रतिक्रियाको इलेक्ट्रोड गतिविज्ञान र प्रतिक्रिया दरमा अभिकर्मक प्रसार (VOSO4 (VO2+)) को प्रभाव अध्ययन गर्न प्रयोग गरियो।दुबै प्रविधिहरूले 1 M H2SO4 + 1 M HCl (मिश्रित एसिड) मा घुलनशील 0.1 M VOSO4 (V4+) को इलेक्ट्रोलाइट एकाग्रताको साथ तीन-इलेक्ट्रोड सेल प्रयोग गर्दछ।प्रस्तुत गरिएका सबै इलेक्ट्रोकेमिकल डाटाहरू IR सच्याइएका छन्।एक संतृप्त क्यालोमेल इलेक्ट्रोड (SCE) र एक प्लेटिनम (Pt) कुंडल क्रमशः सन्दर्भ र काउन्टर इलेक्ट्रोडको रूपमा प्रयोग गरियो।CV को लागि, VO2+/VO2+ को SCE को तुलनामा सम्भावित विन्डो (0–1) V मा 5, 20, र 50 mV/s को स्क्यान दरहरू (ν) लागू गरियो, त्यसपछि SHE स्केलमा प्लट (VSCE = 0.242) मा सुधार गरियो। V HSE सापेक्ष)।इलेक्ट्रोड गतिविधि को अवधारण को जाँच गर्न को लागी, एक CV रिसाइकल UCC, TCC, UCC-C76, UCC-HWO र UCC-HWO-50% C76 मा ν बराबर 5 mV/s मा प्रदर्शन गरिएको थियो।VO2+/VO2+ redox प्रतिक्रियाको लागि EIS मापनको लागि, 0.01-105 Hz को फ्रिक्वेन्सी दायरा र 10 mV को खुला सर्किट भोल्टेज (OCV) गडबडी प्रयोग गरियो।परिणामहरूको स्थिरता सुनिश्चित गर्न प्रत्येक प्रयोग 2-3 पटक दोहोर्याइएको थियो।विषम दर स्थिरांक (k0) निकोल्सन विधि 46,47 द्वारा प्राप्त गरिएको थियो।
हाइड्रेटेड टंगस्टन अक्साइड (HVO) सफलतापूर्वक हाइड्रोथर्मल विधि द्वारा संश्लेषित गरिएको छ।चित्रमा SEM छवि।1a ले देखाउँछ कि जम्मा गरिएको HWO मा 25-50 nm को दायरा मा कण आकार संग न्यानो कणहरु को क्लस्टरहरु समावेश गर्दछ।
HWO को एक्स-रे विवर्तन ढाँचाले क्रमशः ~23.5° र ~47.5° मा शिखरहरू (001) र (002) देखाउँछ, जुन ननस्टोइचियोमेट्रिक WO2.63 (W32O84) (PDF 077–0810, a = 21.4 Å) को विशेषता हो। b = 17.8 Å, c = 3.8 Å, α = β = γ = 90°), जुन यसको स्पष्ट नीलो रङसँग मेल खान्छ (चित्र 1b) 48,49।अन्य शिखरहरू लगभग 20.5°, 27.1°, 28.1°, 30.8°, 35.7°, 36.7° र 52.7° (140), (620), (350), (720), (740), (560) मा छन्।र (970) विवर्तन विमानहरू, क्रमशः 49 ओर्थोम्बिक WO2.63।सोनारा र अन्य।43 ले सेतो उत्पादन प्राप्त गर्न उही सिंथेटिक विधि प्रयोग गर्‍यो, जुन WO3(H2O) 0.333 को उपस्थितिमा श्रेय दिइएको थियो।जे होस्, यस कार्यमा, बिभिन्न अवस्थाहरूको कारणले, एक नीलो-ग्रे उत्पादन प्राप्त भयो, WO3(H2O) 0.333 (PDF 087-1203, a = 7.3 Å, b = 12.5 Å, c = 7.7) को Å मा सहअस्तित्वलाई संकेत गर्दै। , α = β = γ = 90°) र टंगस्टन अक्साइडको कम रूप।X'Pert HighScore सफ्टवेयरको साथ अर्ध-परिमाणात्मक विश्लेषणले 26% WO3(H2O) 0.333: 74% W32O84 देखायो।W32O84 मा W6+ र W4+ (1.67:1 W6+:W4+) भएको हुनाले, W6+ र W4+ को अनुमानित सामग्री क्रमशः लगभग 72% W6+ र 28% W4+ छ।SEM छविहरू, न्यूक्लियस स्तरमा 1-सेकेन्ड XPS स्पेक्ट्रा, TEM छविहरू, FTIR स्पेक्ट्रा र C76 कणहरूको रमन स्पेक्ट्रा हाम्रो अघिल्लो पेपर२४ मा प्रस्तुत गरिएको थियो।Kawada et al.50,51 को अनुसार, C76 को एक्स-रे विवर्तन ढाँचाले टोल्युइन हटाएपछि FCC को मोनोक्लिनिक संरचना देखाउँछ।
चित्रमा SEM छविहरू।2a र b ले UCC इलेक्ट्रोडको कार्बन फाइबरमा र बीचमा HWO र HWO-50% C76 को सफल जम्मा देखाउँछ।चित्र 2c मा SEM छविमा टंगस्टन, कार्बन र अक्सिजनको एलिमेन्टल म्यापिङ चित्रमा देखाइएको छ।2d–f ले इलेक्ट्रोड सतहमा टंगस्टन र कार्बन समान रूपमा मिश्रित छन् (उस्तै वितरण देखाउँदै) देखाउँदै र कम्पोजिट समान रूपमा जम्मा गरिएको छैन।वर्षा विधि को प्रकृति को कारण।
जम्मा गरिएका HWO कणहरू (a) र HWO-C76 कणहरू (b) को SEM छविहरू।छवि (c) मा क्षेत्र प्रयोग गरेर UCC मा HWO-C76 मा अपलोड गरिएको EDX म्यापिङले नमूनामा टंगस्टन (d), कार्बन (e), र अक्सिजन (f) को वितरण देखाउँछ।
HR-TEM उच्च म्याग्निफिकेसन इमेजिङ र क्रिस्टलोग्राफिक जानकारीको लागि प्रयोग गरिएको थियो (चित्र 3)।HWO ले न्यानोक्यूब मोर्फोलजीलाई चित्र 3a मा देखाइएको र चित्र 3b मा अझ स्पष्ट रूपमा देखाउँछ।चयन गरिएको क्षेत्रको विवर्तनको लागि न्यानोक्यूबलाई म्याग्निफाइ गरेर, ब्रागको नियमलाई सन्तुष्ट पार्ने ग्रेटिंग संरचना र विवर्तन प्लेनहरू चित्र 3c मा देखाइए अनुसार दृश्यात्मक गर्न सकिन्छ, सामग्रीको क्रिस्टलिनिटी पुष्टि गर्दै।चित्र 3c को इनसेटमा क्रमशः WO3(H2O) 0.333 र W32O84, 43, 44, 49 चरणहरूमा (022) र (620) विवर्तन प्लेनहरूसँग सम्बन्धित दूरी d 3.3 Å देखाउँछ।यो माथिको XRD विश्लेषण (Fig. 1b) सँग मिल्दोजुल्दो छ किनकि अवलोकन गरिएको ग्रेटिंग प्लेन दूरी d (Fig. 3c) HWO नमूनामा सबैभन्दा बलियो XRD शिखरसँग मेल खान्छ।नमूना घण्टीहरू पनि चित्रमा देखाइएको छ।3d, जहाँ प्रत्येक रिंग एक अलग विमान संग मेल खान्छ।WO3(H2O)0.333 र W32O84 प्लेनहरू क्रमशः सेतो र नीलो रङका छन्, र तिनीहरूको सम्बन्धित XRD चुचुराहरू चित्र 1b मा पनि देखाइएको छ।औंठी ढाँचामा देखाइएको पहिलो औंठी (०२२) वा (६२०) विवर्तन समतलको एक्स-रे ढाँचामा पहिलो चिन्ह लगाइएको शिखरसँग मेल खान्छ।(022) देखि (402) घण्टीहरू, 3.30, 3.17, 2.38, 1.93, र 1.69 Å को d-दूरीहरू फेला पर्‍यो, जुन 3.30, 3.17, 2.45, 1.663 र.1 को XRD मानहरूसँग मिल्दोजुल्दो छ।Å, 44, 45, क्रमशः।
(a) HWO को HR-TEM छवि, (b) विस्तारित छवि देखाउँछ।ग्रेटिंग प्लेनहरूको छविहरू (c) मा देखाइएको छ, र इनसेट (c) ले प्लेनहरूको विस्तारित छवि र (002) र (620) प्लेनहरूसँग अन्तराल d 0.33 एनएम देखाउँछ।(d) WO3(H2O)0.333 (सेतो) र W32O84 (नीलो) चरणहरूसँग सम्बन्धित विमानहरू देखाउँदै HWO घण्टी ढाँचा।
XPS विश्लेषण टंगस्टनको सतह रसायन र अक्सीकरण अवस्था निर्धारण गर्न प्रदर्शन गरिएको थियो (चित्र S1 र 4)।संश्लेषित HWO को व्यापक दायरा XPS स्क्यान को स्पेक्ट्रम चित्र मा देखाइएको छ।S1, टंगस्टन को उपस्थिति को संकेत।मुख्य W 4f र O 1s स्तरहरूको XPS संकीर्ण-स्क्यान स्पेक्ट्रा चित्रमा देखाइएको छ।4a र b, क्रमशः।W 4f स्पेक्ट्रमलाई ओक्सीकरण अवस्था W को बाध्यकारी ऊर्जासँग सम्बन्धित दुई स्पिन-अर्बिट डबल्समा विभाजित गरिएको छ। 37.8 र 35.6 eV को बाध्यकारी ऊर्जाहरूमा W 4f5/2 र W 4f7/2 शिखरहरू W6+ सँग सम्बन्धित छन्। 4f5/2 र W 4f7/2 36.6 र 34.9 eV मा क्रमशः W4+ अवस्थाको विशेषता हो।अक्सिडेशन अवस्था (W4+) को उपस्थितिले थप गैर-स्टोइचियोमेट्रिक WO2.63 को गठनको पुष्टि गर्दछ, जबकि W6+ को उपस्थितिले WO3(H2O) 0.333 को कारणले stoichiometric WO3 लाई संकेत गर्दछ।फिट गरिएको डाटाले देखाएको छ कि W6+ र W4+ को परमाणु प्रतिशत क्रमशः 85% र 15% थिए, जुन XRD डाटाबाट अनुमानित मानहरूसँग तुलनात्मक रूपमा नजिक थिए, दुई प्रविधिहरू बीचको भिन्नता दिएर।दुबै विधिहरूले कम सटीकताको साथ मात्रात्मक जानकारी प्रदान गर्दछ, विशेष गरी XRD।थप रूपमा, दुई विधिहरूले सामग्रीको विभिन्न भागहरू विश्लेषण गर्दछ किनभने XRD एक बल्क विधि हो जबकि XPS एक सतह विधि हो जुन केवल केहि न्यानोमिटरहरूमा पुग्छ।O 1s स्पेक्ट्रम 533 (22.2%) र 530.4 eV (77.8%) मा दुई चोटीहरूमा विभाजित हुन्छ।पहिलो OH सँग मेल खान्छ, र दोस्रो WO मा जालीमा अक्सिजन बन्धनसँग मेल खान्छ।OH कार्यात्मक समूहहरूको उपस्थिति HWO को हाइड्रेशन गुणहरूसँग अनुरूप छ।
हाइड्रेटेड HWO संरचनामा कार्यात्मक समूह र समन्वयित पानी अणुहरूको उपस्थिति जाँच गर्न यी दुई नमूनाहरूमा FTIR विश्लेषण पनि गरिएको थियो।परिणामहरूले देखाउँछन् कि HWO-50% C76 नमूना र FT-IR HWO परिणामहरू HWO को उपस्थितिको कारणले उस्तै देखिन्छन्, तर चुचुराहरूको तीव्रता विश्लेषणको लागि तयारीको क्रममा प्रयोग गरिएको नमूनाको विभिन्न मात्राका कारण फरक हुन्छ (चित्र 5a) )।HWO-50% C76 टंगस्टन अक्साइड चुचुरो बाहेक सबै फुलरीन २४ चुचुराहरू देखाइएको छ।अंजीर मा विस्तृत।5a ले देखाउँछ कि दुबै नमूनाहरूले ~710/cm मा धेरै बलियो फराकिलो ब्यान्ड प्रदर्शन गर्दछ, HWO जाली संरचनामा OWO स्ट्रेचिङ कम्पनहरू, र ~840/cm मा बलियो काँध, WO लाई श्रेय दिइएको छ।~1610/cm मा तीव्र ब्यान्ड OH को झुकाउने कम्पनसँग सम्बन्धित छ, र ~3400/cm मा फराकिलो अवशोषण ब्यान्ड हाइड्रोक्सिल समूह 43 मा OH को स्ट्रेचिङ कम्पनसँग सम्बन्धित छ।यी परिणामहरू चित्र 4b मा XPS स्पेक्ट्रमसँग मिल्दोजुल्दो छन्, जहाँ WO कार्यात्मक समूहले VO2+/VO2+ प्रतिक्रियाको लागि सक्रिय साइटहरू प्रदान गर्न सक्छ।
HWO र HWO-50% C76 (a) को FTIR विश्लेषण कार्यात्मक समूह र सम्पर्क कोण मापन (b, c) देखाउँदै।
OH समूहले VO2+/VO2+ प्रतिक्रियालाई पनि उत्प्रेरित गर्न सक्छ, जसले गर्दा इलेक्ट्रोडको हाइड्रोफिलिसिटी बढ्छ, जसले गर्दा फैलावट र इलेक्ट्रोन स्थानान्तरण दरलाई बढावा दिन्छ।HWO-50% C76 नमूनाले चित्रमा देखाइए अनुसार अतिरिक्त C76 शिखर देखाउँछ।~2905, 2375, 1705, 1607, र 1445 cm3 मा भएका चुचुराहरूलाई क्रमशः CH, O=C=O, C=O, C=C, र CO स्ट्रेचिङ कम्पनहरूमा तोक्न सकिन्छ।यो राम्रोसँग थाहा छ कि अक्सिजन कार्यात्मक समूह C=O र CO ले भ्यानेडियमको रेडक्स प्रतिक्रियाहरूको लागि सक्रिय केन्द्रहरूको रूपमा सेवा गर्न सक्छ।दुई इलेक्ट्रोडको भिजेको क्षमता परीक्षण र तुलना गर्न, चित्र 5b, c मा देखाइए अनुसार सम्पर्क कोण मापन प्रयोग गरियो।HWO इलेक्ट्रोडले तुरुन्तै पानीका थोपाहरू अवशोषित गर्दछ, उपलब्ध OH कार्यात्मक समूहहरूको कारणले सुपरहाइड्रोफिलिसिटीलाई संकेत गर्दछ।HWO-50% C76 अधिक हाइड्रोफोबिक छ, 10 सेकेन्ड पछि लगभग 135° को सम्पर्क कोणको साथ।यद्यपि, इलेक्ट्रोकेमिकल मापनमा, HWO-50% C76 इलेक्ट्रोड एक मिनेट भन्दा कममा पूर्ण रूपमा भिजेको थियो।ओसिलोपन मापन XPS र FTIR नतिजाहरूसँग मिल्दोजुल्दो छ, सुझाव दिन्छ कि HWO सतहमा अधिक OH समूहहरूले यसलाई अपेक्षाकृत अधिक हाइड्रोफिलिक बनाउँछ।
HWO र HWO-C76 nanocomposites को VO2+/VO2+ प्रतिक्रियाहरू परीक्षण गरिएको थियो र यो आशा गरिएको थियो कि HWO ले मिश्रित एसिडहरूमा VO2+/VO2+ प्रतिक्रियाहरूको समयमा हुने क्लोरीन ग्यासको विकासलाई दबाउन सक्छ, जबकि C76 ले वांछित VO2+/ VO2 लाई थप उत्प्रेरित गर्नेछ।10%, 30% र 50% C76 युक्त HWO निलम्बनहरू लगभग 2 mg/cm2 को कुल भारको साथ UCC इलेक्ट्रोडहरूमा लागू गरियो।
अंजीर मा देखाइएको छ।6, इलेक्ट्रोड सतहमा VO2+/VO2+ प्रतिक्रियाको गतिविज्ञान मिश्रित अम्लीय इलेक्ट्रोलाइटहरूमा CV प्रयोग गरेर जाँच गरियो।ΔEp र Ipa/Ipc को तुलना गर्नका लागि प्रवाहहरूलाई I/Ipa को रूपमा देखाइन्छ।विभिन्न उत्प्रेरकहरू सिधै चित्रबाट प्राप्त हुन्छन्।हालको क्षेत्र एकाइ डेटा चित्र 2S मा देखाइएको छ।अंजीर मा।चित्र 6a ले देखाउँछ कि HWO ले इलेक्ट्रोड सतहमा VO2+/VO2+ रेडक्स प्रतिक्रियाको इलेक्ट्रोन स्थानान्तरण दरलाई थोरै बढाउँछ र परजीवी क्लोरीन विकासको प्रतिक्रियालाई दबाउन सक्छ।यद्यपि, C76 ले इलेक्ट्रोन स्थानान्तरण दरलाई उल्लेखनीय रूपमा बढाउँछ र क्लोरीन विकास प्रतिक्रियालाई उत्प्रेरित गर्दछ।तसर्थ, HWO र C76 को सही संरचना भएको कम्प्लेक्समा उत्कृष्ट गतिविधि र क्लोरीन प्रतिक्रियालाई रोक्ने उच्चतम क्षमता हुनुपर्छ।यो फेला पर्‍यो कि C76 सामग्री बढाए पछि, इलेक्ट्रोडको इलेक्ट्रोकेमिकल गतिविधिमा सुधार भयो, जस्तै ΔEp मा कमी र Ipa/Ipc अनुपात (तालिका S3) मा वृद्धि द्वारा प्रमाण।यो पनि चित्र 6d (तालिका S3) मा Nyquist प्लटबाट निकालिएको RCT मानहरू द्वारा पुष्टि गरिएको थियो, जहाँ यो C76 को बढ्दो सामग्रीसँग RCT मानहरू घटेको पाइयो।यी नतिजाहरू लीको अध्ययनसँग पनि मिल्दोजुल्दो छन् जसमा मेसोपोरस WO3 मा मेसोपोरस कार्बन थप्दा VO2+/VO2+35 मा चार्ज ट्रान्सफर काइनेटिक्समा सुधार भयो।यसले सुझाव दिन्छ कि सकारात्मक प्रतिक्रिया इलेक्ट्रोड (C=C बन्ड) 18,24,35,36,37 को चालकता मा अधिक निर्भर हुन सक्छ।[VO(H2O)5]2+ र [VO2(H2O)4]+ बीचको समन्वय ज्यामितिमा भएको परिवर्तनले गर्दा, C76 ले तन्तु ऊर्जा घटाएर प्रतिक्रिया ओभरस्ट्रेनलाई पनि कम गर्न सक्छ।यद्यपि, यो HWO इलेक्ट्रोडको साथ सम्भव नहुन सक्छ।
(a) ०.१ M VOSO4/1 M H2SO4 + 1 M HCl इलेक्ट्रोलाइट (ν = 5 mV/s मा) मा VO2+/VO2+ प्रतिक्रियाहरूमा विभिन्न HWO:C76 अनुपातमा UCC र HWO-C76 कम्पोजिटहरूको चक्रीय भोल्टामेट्रिक व्यवहार।(b) Randles-Sevchik र (c) प्रसार दक्षता अनुमान गर्न र k0 मानहरू प्राप्त गर्न निकोल्सनको VO2+/VO2+ विधि (d)।
HWO-50% C76 ले VO2+/VO2+ प्रतिक्रियाको लागि C76 जस्तै लगभग उस्तै इलेक्ट्रोकाटालिटिक गतिविधि प्रदर्शन गरेको मात्र होइन, तर अझ चाखलाग्दो कुरा, यसले C76 को तुलनामा क्लोरीन ग्यासको विकासलाई पनि दबाएको छ, चित्रमा देखाइएको छ।6a, अंजीरमा सानो अर्धवृत्त देखाउने अतिरिक्त।6g (तल्लो RCT)।C76 ले HWO-50% C76 (तालिका S3) भन्दा उच्च स्पष्ट Ipa/Ipc देखायो, सुधारिएको प्रतिक्रिया उल्टोपनको कारणले होइन, तर SHE को तुलनामा 1.2 V मा क्लोरीन घटाउने शिखरसँग ओभरल्यापको कारणले।HWO-50% C76 को उत्कृष्ट प्रदर्शन नकारात्मक रूपमा चार्ज गरिएको उच्च प्रवाहकीय C76 र HWO मा W-OH को उच्च भिजेको क्षमता र उत्प्रेरक कार्यक्षमताहरू बीचको तालमेललाई श्रेय दिइएको छ।जबकि कम क्लोरीन उत्सर्जनले पूर्ण सेलको चार्ज दक्षतामा सुधार गर्नेछ, सुधारिएको गतिविज्ञानले पूर्ण सेल भोल्टेजको दक्षता बढाउनेछ।
S1 समीकरण अनुसार, प्रसार द्वारा नियन्त्रित अर्ध-उल्टाउन मिल्ने (अपेक्षाकृत ढिलो इलेक्ट्रोन स्थानान्तरण) प्रतिक्रियाको लागि, शिखर वर्तमान (IP) इलेक्ट्रोन (n), इलेक्ट्रोड क्षेत्र (A), प्रसार गुणांक (D), संख्यामा निर्भर गर्दछ। इलेक्ट्रोन स्थानान्तरण गुणांक (α) र स्क्यानिङ गति (ν) को।परीक्षण गरिएको सामग्रीको प्रसार नियन्त्रित व्यवहार अध्ययन गर्नको लागि, आईपी र ν1/2 बीचको सम्बन्धलाई प्लट गरिएको थियो र चित्र 6b मा देखाइएको थियो।सबै सामग्रीहरूले एक रैखिक सम्बन्ध देखाउने भएकोले, प्रतिक्रिया प्रसार द्वारा नियन्त्रण गरिन्छ।VO2+/VO2+ प्रतिक्रिया अर्ध-उल्टाउन सकिने भएकोले, रेखाको ढलान प्रसार गुणांक र α (समीकरण S1) को मानमा निर्भर गर्दछ।स्थिर प्रसार गुणांक (≈ 4 × 10–6 cm2/s) 52 को कारणले, रेखा ढलानको भिन्नताले सीधै α को विभिन्न मानहरूलाई संकेत गर्दछ र यसैले C76 र HWO -50 सँग इलेक्ट्रोड सतहमा इलेक्ट्रोन स्थानान्तरणको विभिन्न दरहरू। % C76, ठाडो ढलानहरू (उच्चतम इलेक्ट्रोन स्थानान्तरण दर) प्रदर्शन गर्दै।
तालिका S3 (चित्र 6d) मा देखाइएको गणना गरिएको कम-फ्रिक्वेन्सी वारबर्ग स्लोपहरू (W) सँग सबै सामग्रीहरूको लागि 1 को नजिक मानहरू छन्, जसले रेडक्स कणहरूको पूर्ण प्रसारलाई सङ्केत गर्छ र CV को लागि IP बनाम ν1/2 को रैखिक व्यवहार पुष्टि गर्दछ।मापन।HWO-50% C76 को लागि, Warburg स्लोप एकताबाट 1.32 मा विचलित हुन्छ, जसले प्रतिक्रियाको अर्ध-असीमित प्रसार (VO2+) बाट मात्र नभई इलेक्ट्रोड पोरोसिटीको कारण डिफ्युजन व्यवहारमा सम्भवतः पातलो-तह व्यवहारको सुझाव दिन्छ।
VO2+/VO2+ redox प्रतिक्रियाको उल्टोपन (इलेक्ट्रोन स्थानान्तरण दर) थप विश्लेषण गर्न, मानक दर स्थिर k041.42 निर्धारण गर्न निकोल्सन अर्ध-उल्टाउन मिल्ने प्रतिक्रिया विधि पनि प्रयोग गरिएको थियो।यो S2 समीकरण प्रयोग गरेर ν−1/2 को प्रकार्यको रूपमा ΔEp को प्रकार्यको रूपमा आयामविहीन काइनेटिक प्यारामिटर Ψ प्लट गरेर गरिन्छ।तालिका S4 ले प्रत्येक इलेक्ट्रोड सामग्रीको लागि परिणाम Ψ मानहरू देखाउँछ।प्रत्येक प्लटको ढलानको लागि समीकरण S3 प्रयोग गरी k0 × 104 सेमी/सेकेन्ड (प्रत्येक पङ्क्तिको छेउमा लेखिएको र तालिका S4 मा प्रस्तुत गरिएको) प्राप्त गर्न नतिजाहरू (चित्र 6c) बनाउनुहोस्।HWO-50% C76 सँग उच्चतम ढलान (चित्र 6c) भएको फेला पर्यो र त्यसैले उच्चतम k0 मान 2.47 × 10–4 cm/s।यसको मतलब यो इलेक्ट्रोडले Figure 6a र d र Table S3 मा CV र EIS नतिजाहरूसँग सुसंगत सबैभन्दा छिटो गतिविज्ञान प्रदान गर्दछ।थप रूपमा, K0 मानहरू पनि RCT मानहरू (तालिका S3) प्रयोग गरेर समीकरण S4 को Nyquist प्लटहरू (चित्र 6d) बाट प्राप्त गरियो।EIS का यी k0 नतिजाहरू तालिका S4 मा संक्षेपित छन् र HWO-50% C76 ले synergistic प्रभावको कारणले उच्चतम इलेक्ट्रोन स्थानान्तरण दर प्रदर्शन गर्दछ।प्रत्येक विधिको फरक उत्पत्तिको कारण k0 को मान फरक भए तापनि, यसले अझै पनि परिमाणको एउटै क्रम देखाउँछ र स्थिरता देखाउँछ।
प्राप्त गर्न सकिने उत्कृष्ट गतिविज्ञानलाई पूर्ण रूपमा बुझ्नको लागि, इष्टतम इलेक्ट्रोड सामग्रीलाई अनइन्सुलेटेड UCC र TCC इलेक्ट्रोडहरूसँग तुलना गर्न महत्त्वपूर्ण छ।VO2+/VO2+ प्रतिक्रियाको लागि, HWO-C76 ले सबैभन्दा कम ΔEp र राम्रो उल्टोपन मात्र देखाएको छैन, तर TCC को तुलनामा परजीवी क्लोरीन इभोलुसन प्रतिक्रियालाई पनि उल्लेखनीय रूपमा दबाएको छ, OHA (चित्र। 7a)।स्थिरताको सर्तमा, हामीले HWO-50% C76 भौतिक रूपमा स्थिर छ भनेर मान्यौं किनभने उत्प्रेरकलाई PVDF बाइन्डरसँग मिसाइएको थियो र त्यसपछि कार्बन कपडा इलेक्ट्रोडहरूमा लागू गरियो।UCC को लागि 50 mV को तुलनामा, HWO-50% C76 ले 150 चक्र पछि 44 mV को शिखर शिफ्ट देखायो (अधोरण दर 0.29 mV/चक्र) (चित्र 7b)।यो ठूलो भिन्नता नहुन सक्छ, तर UCC इलेक्ट्रोडको गतिविज्ञान धेरै ढिलो हुन्छ र साइकल चलाउँदा घट्छ, विशेष गरी पछाडि प्रतिक्रियाको लागि।यद्यपि TCC को उल्टोपन UCC भन्दा धेरै राम्रो छ, TCC 150 चक्र पछि 73 mV को ठूलो शिखर शिफ्ट भएको फेला पर्यो, जुन यसको सतहबाट क्लोरीनको ठूलो मात्राको कारण हुन सक्छ।उत्प्रेरकले इलेक्ट्रोड सतहमा राम्ररी पालन गर्छ भनेर सुनिश्चित गर्न।परीक्षण गरिएका सबै इलेक्ट्रोडहरूमा देख्न सकिन्छ, समर्थित उत्प्रेरकहरू नभएकाहरूले पनि साइकल चलाउने अस्थिरताको फरक-फरक डिग्रीहरू प्रदर्शन गर्छन्, सुझाव दिन्छ कि साइकल चलाउने क्रममा शिखर विभाजनमा परिवर्तनहरू उत्प्रेरक विभाजनको सट्टा रासायनिक परिवर्तनहरूको कारणले सामग्री निष्क्रियताको कारण हो।साथै, यदि उत्प्रेरक कणहरूको ठूलो मात्रा इलेक्ट्रोड सतहबाट छुट्याइयो भने, यसले शिखर पृथकीकरणमा उल्लेखनीय वृद्धि निम्त्याउँछ (44 mV मात्र होइन), किनकि सब्सट्रेट (UCC) VO2+/VO2+ को लागि अपेक्षाकृत निष्क्रिय छ। redox प्रतिक्रिया।
CV को तुलना (a) र CCC को सन्दर्भमा इष्टतम इलेक्ट्रोड सामग्रीको redox प्रतिक्रिया VO2+/VO2+ (b) को स्थिरता।इलेक्ट्रोलाइट 0.1 M VOSO4/1 M H2SO4 + 1 M HCl मा, सबै CV हरू = 5 mV/s बराबर छन्।
VRFB प्रविधिको आर्थिक आकर्षण बढाउनको लागि, उच्च ऊर्जा दक्षता हासिल गर्न भ्यानेडियम रेडक्स प्रतिक्रियाको गतिविज्ञान सुधार र बुझ्न आवश्यक छ।कम्पोजिट HWO-C76 तयार गरिएको थियो र VO2+/VO2+ प्रतिक्रियामा तिनीहरूको इलेक्ट्रोकैटालिटिक प्रभाव अध्ययन गरिएको थियो।HWO ले थोरै काइनेटिक वृद्धि देखाएको छ तर मिश्रित अम्लीय इलेक्ट्रोलाइटहरूमा क्लोरीन विकासलाई उल्लेखनीय रूपमा दबायो।HWO: C76 को विभिन्न अनुपातहरू HWO- आधारित इलेक्ट्रोडहरूको गतिविज्ञानलाई थप अनुकूलन गर्न प्रयोग गरियो।HWO मा C76 को सामग्री बढाउँदा परिमार्जित इलेक्ट्रोडमा VO2+/VO2+ प्रतिक्रियाको इलेक्ट्रोन स्थानान्तरण गतिविज्ञान सुधार गर्न सक्छ, जसमध्ये HWO-50% C76 सबैभन्दा राम्रो सामग्री हो किनभने यसले चार्ज स्थानान्तरण प्रतिरोधलाई कम गर्छ र क्लोरीन ग्यासको विकासको तुलनामा थप दमन गर्छ। C76।र TCC जारी गरिएको छ।यो C=C sp2 हाइब्रिडाइजेशन, OH र W-OH कार्यात्मक समूहहरू बीच समन्वयात्मक प्रभावको कारण थियो।HWO-50% C76 को ह्रास दर धेरै साइकल अन्तर्गत 0.29mV/साइकल भएको पाइयो जबकि UCC र TCC क्रमशः 0.33mV/cycle र 0.49mV/cycle छन्, जसले यसलाई मिश्रित एसिड इलेक्ट्रोलाइटहरूमा धेरै स्थिर बनाउँछ।प्रस्तुत नतिजाहरूले सफलतापूर्वक VO2+/VO2+ प्रतिक्रियाको लागि द्रुत गतिविज्ञान र उच्च स्थिरताको लागि उच्च प्रदर्शन इलेक्ट्रोड सामग्री पहिचान गर्दछ।यसले आउटपुट भोल्टेज बढाउनेछ, जसले गर्दा VRFB को शक्ति दक्षतामा सुधार हुनेछ, जसले गर्दा यसको भविष्यको व्यावसायीकरणको लागत कम हुनेछ।
हालको अध्ययनमा प्रयोग गरिएका र/वा विश्लेषण गरिएका डाटासेटहरू उचित अनुरोधमा सम्बन्धित लेखकहरूबाट उपलब्ध छन्।
लुडरर जी एट अल।ग्लोबल कम-कार्बन ऊर्जा परिदृश्यहरूमा पवन र सौर्य ऊर्जा अनुमान गर्दै: एक परिचय।ऊर्जा अर्थशास्त्र।६४, ५४२–५५१।https://doi.org/10.1016/j.eneco.2017.03.027 (2017)।
ली, एचजे, पार्क, एस र किम, एच। भ्यानेडियम म्यांगनीज रेडक्स फ्लो ब्याट्रीहरूको प्रदर्शनमा MnO2 निक्षेपको प्रभावको विश्लेषण।जे इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री।समाज।165(5), A952-A956।https://doi.org/10.1149/2.0881805jes (2018)।
Shah, AA, Tangirala, R., Singh, R., Wills, RGA र Walsh, FK डायनामिक एकाइ सेल मोडेल सबै भ्यानेडियम रेडक्स फ्लो ब्याट्रीको लागि।जे इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री।समाज।158(6), A671।https://doi.org/10.1149/1.3561426 (2011)।
Gandomi, YA, Aaron, DS, Zawodzinski, TA, र Mench, MM सबै-भ्यानेडियम रेडक्स फ्लो ब्याट्रीको लागि एक इन-सिटु सम्भावित वितरण मापन र प्रमाणीकरण मोडेल।जे इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री।समाज।163(1), A5188-A5201।https://doi.org/10.1149/2.0211601jes (2016)।
Tsushima, S. र Suzuki, T. इलेक्ट्रोड संरचनालाई अनुकूलन गर्न एक इन्टरडिजिटेटेड फ्लक्स फिल्डको साथ भ्यानेडियम रेडक्स ब्याट्रीको मोडेलिङ र सिमुलेशन।जे इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री।समाज।167(2), 020553। https://doi.org/10.1149/1945-7111/ab6dd0 (2020)।
सन, बी र स्किलस-काजाकोस, एम। भ्यानेडियम रेडक्स ब्याट्रीहरूमा आवेदनका लागि ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड सामग्रीको परिमार्जन - I. गर्मी उपचार।इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री।एक्टा ३७(७), १२५३–१२६०।https://doi.org/10.1016/0013-4686(92)85064-R (1992)।
Liu, T., Li, S., Zhang, H., र Chen, J. भ्यानेडियम फ्लो ब्याट्रीहरू (VFBs) मा पावर घनत्व सुधार गर्न इलेक्ट्रोड सामग्रीहरूमा अग्रिम।जे एनर्जी केमिस्ट्री।२७(५), १२९२–१३०३।https://doi.org/10.1016/j.jechem.2018.07.003 (2018)।
लिउ, QH et al।अनुकूलित इलेक्ट्रोड कन्फिगरेसन र झिल्ली चयनको साथ उच्च दक्षता भ्यानेडियम रेडक्स फ्लो सेल।जे इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री।समाज।159(8), A1246-A1252।https://doi.org/10.1149/2.051208jes (2012)।
Wei, G., Jia, K., Liu, J., र Yang, K. कम्पोजिट कार्बन नानोट्यूब उत्प्रेरक इलेक्ट्रोडहरू कार्बनको साथ भ्यानेडियम रेडक्स ब्याट्री अनुप्रयोगहरूको लागि समर्थन महसुस गरे।J. विद्युत आपूर्ति।220, 185-192।https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2012.07.081 (2012)।
Moon, S., Kwon, BV, Chang, Y., र Kwon, Y. भ्यानेडियम रेडक्स फ्लो ब्याट्रीहरूको कार्यसम्पादनमा एसिडिफाइड CNTs मा जम्मा भएको बिस्मथ सल्फेटको प्रभाव।जे इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री।समाज।166(12), A2602।https://doi.org/10.1149/2.1181912jes (2019)।
हुआंग, आर.-एच।पर्खनुहोस्सक्रिय इलेक्ट्रोडहरू भ्यानेडियम रेडक्स फ्लो ब्याट्रीहरूको लागि प्लेटिनम/बहु-पर्खाल कार्बन नानोट्यूबहरूसँग परिमार्जन गरियो।जे इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री।समाज।१५९(१०), A१५७९।https://doi.org/10.1149/2.003210jes (2012)।
तर, एस एट अल।भ्यानेडियम रेडक्स फ्लो ब्याट्रीले अर्गानोमेटलिक स्क्याफोल्ड्सबाट व्युत्पन्न नाइट्रोजन-डोपड कार्बन नानोट्यूबले सजिएको इलेक्ट्रोकाटलिस्टहरू प्रयोग गर्दछ।जे इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री।समाज।165(7), A1388।https://doi.org/10.1149/2.0621807jes (2018)।
खान, पी एट अल।VO2+/ र V2+/V3+ भ्यानेडियम रेडक्स फ्लो ब्याट्रीहरूको लागि रेडक्स जोडीहरूको लागि उत्कृष्ट इलेक्ट्रोकेमिकली सक्रिय सामग्रीको रूपमा ग्राफिन अक्साइड नानोसिटहरू।कार्बन ४९(२), ६९३–७००।https://doi.org/10.1016/j.carbon.2010.10.022 (2011)।
Gonzalez, Z. et al।भ्यानेडियम रेडक्स ब्याट्रीहरूको लागि ग्राफिन-परिमार्जित ग्रेफाइटको उत्कृष्ट इलेक्ट्रोकेमिकल प्रदर्शन।J. विद्युत आपूर्ति।३३८, १५५-१६२।https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2016.10.069 (2017)।
González Z., Vizirianu S., Dinescu G., Blanco S. र Santamaria R. कार्बन नानोवाल फिल्महरू भ्यानेडियम रेडक्स फ्लो ब्याट्रीहरूमा नानोस्ट्रक्चर्ड इलेक्ट्रोड सामग्रीको रूपमा।नानो ऊर्जा १(६), ८३३–८३९।https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2012.07.003 (2012)।
Opar DO, Nankya R., Lee J., र Yung H. उच्च प्रदर्शन भ्यानेडियम रेडक्स फ्लो ब्याट्रीहरूको लागि त्रि-आयामी ग्राफिन-परिमार्जित मेसोपोरस कार्बन महसुस गरियो।इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री।ऐन ३३०, १३५२७६। https://doi.org/10.1016/j.electacta.2019.135276 (2020)।