Nature.com වෙත පිවිසීම ගැන ඔබට ස්තුතියි.ඔබ සීමිත CSS සහය ඇති බ්‍රවුසර අනුවාදයක් භාවිතා කරයි.හොඳම අත්දැකීම සඳහා, ඔබ යාවත්කාලීන කළ බ්‍රවුසරයක් භාවිතා කරන ලෙස අපි නිර්දේශ කරමු (නැතහොත් Internet Explorer හි අනුකූලතා ප්‍රකාරය අක්‍රිය කරන්න).ඊට අමතරව, අඛණ්ඩ සහාය සහතික කිරීම සඳහා, අපි විලාසිතා සහ JavaScript නොමැතිව වෙබ් අඩවිය පෙන්වමු.
ස්ලයිඩ තුනක කැරොසල් එකක් එකවර පෙන්වයි.වරකට විනිවිදක තුනක් හරහා ගමන් කිරීමට පෙර සහ ඊළඟ බොත්තම් භාවිතා කරන්න, නැතහොත් වරකට විනිවිදක තුනක් හරහා ගමන් කිරීමට අවසානයේ ඇති ස්ලයිඩර් බොත්තම් භාවිතා කරන්න.
මල නොබැඳෙන වානේ 304 දඟර නල රසායනික සංයුතිය
304 මල නොබැඳෙන වානේ දඟර නළය යනු ඔස්ටෙනිටික් ක්රෝමියම්-නිකල් මිශ්ර ලෝහයකි.මල නොබැඳෙන වානේ 304 දඟර නල නිෂ්පාදකයාට අනුව, එහි ප්‍රධාන සංරචකය Cr (17%-19%), සහ Ni (8%-10.5%) වේ.විඛාදනයට එහි ප්රතිරෝධය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා, Mn (2%) සහ Si (0.75%) කුඩා ප්රමාණයක් පවතී.
| ශ්රේණියේ | ක්රෝමියම් | නිකල් | කාබන් | මැග්නීසියම් | මොලිබ්ඩිනම් | සිලිකන් | පොස්පරස් | සල්ෆර් |
| 304 | 18 - 20 | 8 - 11 | 0.08 | 2 | - | 1 | 0.045 | 0.030 |
මල නොබැඳෙන වානේ 304 දඟර නල යාන්ත්රික ගුණ
304 මල නොබැඳෙන වානේ දඟර නළයේ යාන්ත්රික ලක්ෂණ පහත පරිදි වේ:
- ආතන්ය ශක්තිය: ≥515MPa
- අස්වැන්න ශක්තිය: ≥205MPa
- දිගු කිරීම: ≥30%
| ද්රව්ය | උෂ්ණත්වය | ටෙන්සයිල් ස්ට්රෙන්ත් | අස්වැන්න ශක්තිය | දිගු කිරීම |
| 304 | 1900 | 75 | 30 | 35 |
මල නොබැඳෙන වානේ 304 දඟර නලයේ යෙදුම් සහ භාවිතය
වැනේඩියම් රෙඩොක්ස් ප්‍රවාහ බැටරිවල (VRFBs) සාපේක්ෂ ඉහළ මිල නිසා ඒවායේ පුලුල් භාවිතය සීමා වේ.VRFB හි බල ඝණත්වය සහ බලශක්ති කාර්යක්ෂමතාව වැඩි කිරීම සඳහා විද්යුත් රසායනික ප්‍රතික්‍රියා වල චාලක විද්යාව වැඩිදියුණු කළ යුතු අතර එමඟින් VRFB හි kWh පිරිවැය අඩු කරයි.මෙම කාර්යයේදී, ජල තාප සංශ්ලේෂණය කරන ලද හයිඩ්‍රේටඩ් ටංස්ටන් ඔක්සයිඩ් (HWO) නැනෝ අංශු, C76 සහ C76/HWO, කාබන් රෙදි ඉලෙක්ට්රෝඩ මත තැන්පත් කර VO2+/VO2+ රෙඩොක්ස් ප්රතික්රියාව සඳහා විද්යුත් උත්ප්රේරක ලෙස පරීක්ෂා කරන ලදී.ක්ෂේත්‍ර විමෝචන පරිලෝකන ඉලෙක්ට්රෝන අන්වීක්ෂය (FESEM), බලශක්ති විසරණ X-ray වර්ණාවලීක්ෂය (EDX), අධි-විභේදන සම්ප්‍රේෂණ ඉලෙක්ට්රෝන අන්වීක්ෂය (HR-TEM), X-ray විවර්තනය (XRD), X-ray ප්‍රකාශ ඉලෙක්ට්රෝන වර්ණාවලීක්ෂය (XPS), අධෝරක්ත ෆූරියර් වර්ණාවලීක්ෂය පරිවර්තනය (FTIR) සහ සම්බන්ධතා කෝණ මිනුම්.HWO වෙත C76 ෆුලරීන් එකතු කිරීම සන්නායකතාවය වැඩි කිරීම සහ එහි මතුපිට ඔක්සිජන් අඩංගු ක්රියාකාරී කණ්ඩායම් සැපයීම මගින් VO2+/VO2+ රෙඩොක්ස් ප්රතික්රියාව සම්බන්ධයෙන් ඉලෙක්ට්රෝඩයේ චාලකත්වය වැඩි දියුණු කළ හැකි බව සොයාගෙන ඇත.HWO/C76 සංයුක්තය (50 wt% C76) VO2+/VO2+ ප්රතික්රියාව සඳහා ΔEp 176 mV සමඟ සසඳන විට 365 mV ට ප්‍රතිකාර නොකළ කාබන් රෙදි (UCC) සඳහා වඩාත් සුදුසු බව ඔප්පු විය.මීට අමතරව, HWO/C76 සංයුක්තය W-OH ක්රියාකාරී කණ්ඩායම් හේතුවෙන් පරපෝෂිත ක්ලෝරීන් පරිණාම ප්රතික්රියාව සැලකිය යුතු ලෙස නිෂේධනය කරන ලදී.
තීව්‍ර මානව ක්‍රියාකාරකම් සහ වේගවත් කාර්මික විප්ලවය හේතුවෙන් විදුලිය සඳහා නොනවතින ඉහළ ඉල්ලුමක් ඇති වී ඇති අතර එය වසරකට 3% කින් පමණ වර්ධනය වේ.දශක ගණනාවක් පුරා, බලශක්ති ප්‍රභවයක් ලෙස ෆොසිල ඉන්ධන බහුලව භාවිතා කිරීම හරිතාගාර වායු විමෝචනයට හේතු වී ඇති අතර, ගෝලීය උණුසුම, ජලය සහ වායු දූෂණය, සමස්ත පරිසර පද්ධතියටම තර්ජනයක් විය.එහි ප්‍රතිඵලයක් වශයෙන්, 2050 වන විට පිරිසිදු පුනර්ජනනීය බලශක්තියේ සහ සූර්ය බලශක්තියේ කොටස මුළු විදුලියෙන් 75% දක්වා ළඟා වනු ඇතැයි අපේක්ෂා කෙරේ1.කෙසේ වෙතත්, පුනර්ජනනීය බලශක්ති නිෂ්පාදනය මුළු විදුලි නිෂ්පාදනයෙන් 20% ඉක්මවන විට, ජාලය අස්ථායී වේ 1. මෙම සංක්‍රාන්තිය සඳහා කාර්යක්ෂම බලශක්ති ගබඩා පද්ධති සංවර්ධනය කිරීම ඉතා වැදගත් වේ, මන්ද ඒවා අතිරික්ත විදුලිය ගබඩා කර සැපයුම හා ඉල්ලුම සමතුලිත කළ යුතුය.
දෙමුහුන් වැනේඩියම් රෙඩොක්ස් ප්‍රවාහ බැටරි 2 වැනි සියලුම බලශක්ති ගබඩා පද්ධති අතර, සියලුම වැනේඩියම් රෙඩොක්ස් ප්‍රවාහ බැටරි (VRFB) ඒවායේ බොහෝ වාසි නිසා වඩාත්ම දියුණු වන අතර දිගු කාලීන බලශක්ති ගබඩා කිරීම සඳහා හොඳම විසඳුම ලෙස සැලකේ (~30 වසර).පුනර්ජනනීය බලශක්ති ප්‍රභවයන් භාවිතය4.මෙය ලි-අයන සහ ඊයම්-අම්ල බැටරි සහ 279-420 USD/kWh සඳහා $93-140/kWh හා සසඳන විට බලය සහ බලශක්ති ඝනත්වය, වේගවත් ප්‍රතිචාරය, දිගු ආයු කාලය සහ $65/kWh සාපේක්ෂ අඩු වාර්ෂික පිරිවැය වෙන් කිරීම හේතු වේ./kWh බැටරි පිළිවෙලින් 4.
කෙසේ වෙතත්, ප්‍රධාන වශයෙන් බැටරි ඇසුරුම් 4,5 හේතුවෙන් ඒවායේ පුලුල්ව පැතිරුනු වාණිජකරණයට සාපේක්ෂව ඉහල පද්ධති ප්‍රාග්ධන පිරිවැය හේතුවෙන් බාධා එල්ල වේ.මේ අනුව, අර්ධ සෛල ප්‍රතික්‍රියා දෙකක චාලකතාව වැඩි කිරීමෙන් බැටරි ක්රියාකාරිත්වය වැඩි දියුණු කිරීමෙන් බැටරි ප්‍රමාණය අඩු කර පිරිවැය අඩු කළ හැකිය.එබැවින්, ඉලෙක්ට්රෝඩ මතුපිටට වේගවත් ඉලෙක්ට්රෝන මාරු කිරීම අවශ්ය වන අතර, ඉලෙක්ට්රෝඩයේ සැලසුම්, සංයුතිය සහ ව්යුහය මත පදනම්ව, ප්රවේශමෙන් ප්රශස්තකරණය කළ යුතුය.කාබන් මත පදනම් වූ ඉලෙක්ට්රෝඩවල හොඳ රසායනික හා විද්යුත් රසායනික ස්ථායීතාවයක් සහ හොඳ විද්යුත් සන්නායකතාවයක් ඇතත්, ප්‍රතිකාර නොකළහොත්, ඔක්සිජන් ක්රියාකාරී කණ්ඩායම් නොමැතිකම සහ ජලාකර්ෂණීයතාවය හේතුවෙන් ඒවායේ චාලක මන්දගාමී වේ.එබැවින්, ඉලෙක්ට්රෝඩ දෙකෙහිම චාලකත්වය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා විවිධ විද්යුත් උත්ප්රේරක කාබන් ඉලෙක්ට්රෝඩ, විශේෂයෙන් කාබන් නැනෝ ව්‍යුහ සහ ලෝහ ඔක්සයිඩ් සමඟ ඒකාබද්ධ වන අතර එමඟින් VRFB ඉලෙක්ට්රෝඩවල චාලකතාව වැඩි වේ.
ෆුලරීන් පවුල හැර කාබන් කඩදාසි9, කාබන් නැනෝ ටියුබ්10,11,12,13, ග්‍රැෆීන් මත පදනම් වූ නැනෝ ව්‍යුහ14,15,16,17, කාබන් නැනෝ ෆයිබර්18 සහ වෙනත් 19,20,21,22,23 වැනි බොහෝ කාබන් ද්රව්ය භාවිතා කර ඇත. .C76 පිළිබඳ අපගේ පෙර අධ්‍යයනයේදී, තාප පිරියම් කරන ලද සහ ප්‍රතිකාර නොකළ කාබන් රෙදි හා සසඳන විට, VO2+/VO2+ දෙසට මෙම Fullerene හි විශිෂ්ට විද්යුත් උත්ප්රේරක ක්රියාකාරිත්වය අපි ප්‍රථම වරට වාර්තා කළෙමු, ආරෝපණ හුවමාරු ප්රතිරෝධය 99.5% සහ 97%24 කින් අඩු විය.C76 හා සසඳන විට VO2+/VO2+ ප්රතික්රියාව සඳහා කාබන් ද්‍රව්‍යවල උත්ප්රේරක ක්රියාකාරිත්වය S1 වගුවේ දක්වා ඇත.අනෙක් අතට, CeO225, ZrO226, MoO327, NiO28, SnO229, Cr2O330 සහ WO331, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38 වැනි බොහෝ ලෝහ ඔක්සයිඩ ඒවායේ තෙතමනය වැඩි වීම සහ ඉහළ ඔක්සිජන් අන්තර්ගතය නිසා භාවිතා වේ.කණ්ඩායම්.වගුව S2 VO2+/VO2+ ප්‍රතික්‍රියාවේ මෙම ලෝහ ඔක්සයිඩවල උත්ප්රේරක ක්රියාකාරිත්වය පෙන්වයි.WO3 එහි අඩු පිරිවැය, ආම්ලික මාධ්‍යවල ඉහළ ස්ථායීතාවය සහ ඉහළ උත්ප්රේරක ක්‍රියාකාරකම් හේතුවෙන් සැලකිය යුතු වැඩ ගණනක භාවිතා කර ඇත31,32,33,34,35,36,37,38.කෙසේ වෙතත්, WO3 කැතෝඩ චාලකයේ සුළු දියුණුවක් පෙන්නුම් කළේය.WO3 හි සන්නායකතාව වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා, ධනාත්මක ඉලෙක්ට්රෝඩ ක්රියාකාරිත්වය මත අඩු කරන ලද ටංස්ටන් ඔක්සයිඩ් (W18O49) භාවිතා කිරීමේ බලපෑම පරීක්ෂා කරන ලදී38.නිර්ජලීය WOx39,40 හා සසඳන විට වේගවත් කැටායන විසරණය හේතුවෙන් අධි ධාරිත්‍රක යෙදුම්වල ඉහළ ක්‍රියාකාරීත්වයක් පෙන්නුම් කළද, හයිඩ්‍රේටඩ් ටංස්ටන් ඔක්සයිඩ් (HWO) කිසි විටෙක VRFB යෙදුම්වල පරීක්ෂා කර නොමැත.තුන්වන පරම්පරාවේ සියලුම වැනේඩියම් රෙඩොක්ස් ප්‍රවාහ බැටරිය බැටරි ක්රියාකාරිත්වය වැඩි දියුණු කිරීමට සහ ඉලෙක්ට්‍රෝලය තුළ වැනේඩියම් අයනවල ද්‍රාව්‍යතාව සහ ස්ථායීතාවය වැඩි දියුණු කිරීමට HCl සහ H2SO4 වලින් සමන්විත මිශ්ර අම්ල ඉලෙක්ට්‍රෝලය භාවිතා කරයි.කෙසේ වෙතත්, පරපෝෂිත ක්ලෝරීන් පරිණාම ප්රතික්රියාව තුන්වන පරම්පරාවේ අවාසියක් බවට පත්ව ඇත, එබැවින් ක්ලෝරීන් ඇගයීමේ ප්රතික්රියාව යටපත් කිරීමට ක්‍රම සෙවීම පර්යේෂණ කණ්ඩායම් කිහිපයක කාර්යය බවට පත්ව ඇත.
මෙහිදී, පරපෝෂිත ක්ලෝරීන් තැන්පත් වීම මැඩපවත්වමින් ඉලෙක්ට්රෝඩ මතුපිට ඇති සංයුක්තවල විද්යුත් සන්නායකතාවය සහ රෙඩොක්ස් ප්‍රතික්‍රියා චාලක අතර සමතුලිතතාවයක් සොයා ගැනීම සඳහා කාබන් රෙදි ඉලෙක්ට්රෝඩ මත තැන්පත් කර ඇති HWO/C76 සංයෝග මත VO2+/VO2+ ප්‍රතික්‍රියා පරීක්ෂණ සිදු කරන ලදී.ප්රතික්රියාව (KVR).හයිඩ්‍රේටඩ් ටංස්ටන් ඔක්සයිඩ් (HWO) නැනෝ අංශු සරල ජල තාප ක්‍රමයක් මගින් සංස්ලේෂණය කරන ලදී.පහසුව සඳහා තුන්වන පරම්පරාවේ VRFB (G3) අනුකරණය කිරීමට සහ පරපෝෂිත ක්ලෝරීන් පරිණාම ප්‍රතික්‍රියාවට HWO හි බලපෑම විමර්ශනය කිරීමට මිශ්ර අම්ල ඉලෙක්ට්‍රෝලයක (H2SO4/HCl) අත්හදා බැලීම් සිදු කරන ලදී.
වැනේඩියම්(IV) සල්ෆේට් ඔක්සයිඩ් හයිඩ්‍රේට් (VOSO4, 99.9%, Alfa-Aeser), සල්ෆියුරික් අම්ලය (H2SO4), හයිඩ්‍රොක්ලෝරික් අම්ලය (HCl), dimethylformamide (DMF, Sigma-Aldrich), polyvinylidene fluoride (PVDF, Sigma-Adrichium), මෙම අධ්‍යයනයේදී ටංස්ටන් ඔක්සයිඩ් ඩයිහයිඩ්‍රේට් (Na2WO4, 99%, Sigma-Aldrich) සහ හයිඩ්‍රොෆිලික් කාබන් රෙදි ELAT (ඉන්ධන සෛල ගබඩාව) භාවිතා කරන ලදී.
හයිඩ්‍රේටඩ් ටංස්ටන් ඔක්සයිඩ් (HWO) ජල තාප ප්‍රතික්‍රියාවක් මගින් සකස් කරන ලද අතර එහිදී Na2WO4 ලවණ ග්‍රෑම් 2 ක් අවර්ණ ද්‍රාවණයක් ලබා ගන්නා තෙක් H O මිලිලීටර් 12 ක ද්‍රාවණය කරන ලද අතර පසුව ලා කහ අත්හිටුවන තෙක් 2 M HCl මිලි ලීටර් 12 ක් පහතට එකතු කරන ලදී. ලබා ගන්නා ලදී.අත්හිටුවීම.ජල තාප ප්රතික්රියාව ටෙෆ්ලෝන් ආලේපිත මල නොබැඳෙන වානේ ඔටෝක්ලේව් එකක 180 ºC උඳුනක පැය 3 ක් සඳහා සිදු කරන ලදී.අපද්‍රව්‍ය පෙරීම මගින් එකතු කර, එතනෝල් සහ ජලය සමග 3 වරක් සෝදා, 70°C උෂ්ණත්වයකදී ~3 h සඳහා උඳුනක වියළා, පසුව නිල්-අළු HWO කුඩු ලබා ගැනීම සඳහා අඹරා ඇත.
ලබා ගන්නා ලද (ප්‍රතිකාර නොකළ) කාබන් රෙදි ඉලෙක්ට්රෝඩ (CCT) භාවිතා කරන ලද්දේ ඒවා ලබා ගන්නා ලද හෝ වාතයේ 15 ° C/min තාපන වේගයකින් පැය 10 ක් සඳහා 450 ° C දී නල උදුනක තාප පිරියම් කිරීමකට ලක් කරන ලද ආකාරයෙන් ය. ප්‍රතිකාර UCC (TCC) ලබා ගන්න, s පෙර කාර්යයට සමානයි 24. UCC සහ TCC ආසන්න වශයෙන් සෙන්ටිමීටර 1.5 ක් පළල සහ සෙන්ටිමීටර 7 ක් දිග ඉලෙක්ට්‍රෝඩවලට කපා ඇත.C76, HWO, HWO-10% C76, HWO-30% C76 සහ HWO-50% C76 අත්හිටුවීම සක්‍රීය ද්රව්ය කුඩු මිලිග්‍රෑම් 20 ක් සහ PVDF බන්ධක 10 wt% (~ 2.22 mg) මිලි ලීටර් 1 ට එකතු කිරීමෙන් සකස් කරන ලදී. ඒකාකාරී බව වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා ඩීඑම්එෆ් පැය 1 ක් සඳහා සූදානම් කර ශබ්ද විකාශනය කරන ලදී.එවිට C76, HWO සහ HWO-C76 සංයෝග 2 mg UCC ක්රියාකාරී ඉලෙක්ට්රෝඩ ප්රදේශයේ ආසන්න වශයෙන් 1.5 cm2 සඳහා යොදන ලදී.සියලුම උත්ප්රේරක UCC ඉලෙක්ට්රෝඩ මත පටවා ඇති අතර TCC භාවිතා කරනු ලැබුවේ සංසන්දනාත්මක අරමුණු සඳහා පමණි, මන්ද අපගේ පෙර කාර්යය තාප පිරියම් කිරීම අවශ්ය නොවන බව පෙන්වා දී ඇත 24 .වැඩි ඒකාකාරිත්වය සඳහා අත්හිටුවීම 100 µl (පැටවීම 2 mg) දත්මැදීමෙන් හැඟීම් නිරවුල් කිරීම සාක්ෂාත් කර ගන්නා ලදී.එවිට සියලුම ඉලෙක්ට්රෝඩ 60 ° C දී එක රැයකින් උඳුන තුල වියලනු ලැබේ.නිවැරදි කොටස් පැටවීම සහතික කිරීම සඳහා ඉලෙක්ට්රෝඩ පෙර සහ පසුව මනිනු ලැබේ.යම් ජ්‍යාමිතික ප්‍රදේශයක් (~1.5 cm2) තිබීම සඳහා සහ කේශනාලිකා ආචරණය හේතුවෙන් වැනේඩියම් ඉලෙක්ට්‍රෝලය ඉලෙක්ට්‍රෝඩවලට නැගීම වැළැක්වීම සඳහා, ක්රියාකාරී ද්රව්ය මත තුනී පැරෆින් තට්ටුවක් යොදන ලදී.
HWO මතුපිට රූප විද්යාව නිරීක්ෂණය කිරීම සඳහා ක්ෂේත්‍ර විමෝචන පරිලෝකන ඉලෙක්ට්රෝන අන්වීක්ෂයක් (FESEM, Zeiss SEM Ultra 60.5 kV) භාවිතා කරන ලදී.UCC ඉලෙක්ට්රෝඩවල HWO-50%C76 මූලද්‍රව්‍ය සිතියම්ගත කිරීමට Feii8SEM (EDX, Zeiss AG) සහිත බලශක්ති විසුරුම් X-ray වර්ණාවලීක්ෂය භාවිතා කරන ලදී.HWO අංශුවල අධි විභේදන රූප සහ විවර්තන මුදු ලබා ගැනීම සඳහා 200 kV ත්වරණ වෝල්ටීයතාවයකින් ක්‍රියාත්මක වන අධි විභේදන සම්ප්‍රේෂණ ඉලෙක්ට්රෝන අන්වීක්ෂයක් (HR-TEM, JOEL JEM-2100) භාවිතා කරන ලදී.ringGUI ශ්‍රිතය භාවිතයෙන් HWO විවර්තන වළලු විශ්ලේෂණය කිරීමට සහ XRD මාදිලි සමඟ ප්රතිඵල සංසන්දනය කිරීමට Crystallographic Tool Box (CrysTBox) මෘදුකාංගය භාවිතා කරන්න.UCC සහ TCC හි ව්යුහය සහ ග්‍රැෆිටිකරණය තීරණය කරන ලද්දේ එක්ස් කිරණ විවර්තනය (XRD) මගින් 5° සිට 70° දක්වා 2.4°/min ක ස්කෑන් වේගයකින් Cu Kα (λ = 1.54060 Å) සමඟ Panalytical X-ray diffractometer භාවිතා කරමිනි.(ආකෘතිය 3600).XRD HWO හි ස්ඵටික ව්යුහය සහ අදියර පෙන්වයි.PANalytical X'Pert HighScore මෘදුකාංගය HWO මුදුන් දත්ත ගබඩාවේ ඇති ටංස්ටන් ඔක්සයිඩ් සිතියම් වලට ගැලපීමට භාවිතා කරන ලදී45.HWO ප්රතිඵල TEM ප්රතිඵල සමඟ සසඳන්න.HWO සාම්පලවල රසායනික සංයුතිය සහ තත්වය X-ray ඡායාරූප ඉලෙක්ට්රෝන වර්ණාවලීක්ෂය (XPS, ESCALAB 250Xi, ThermoScientific) මගින් තීරණය කරන ලදී.CASA-XPS මෘදුකාංගය (v 2.3.15) උපරිම විසංයෝජනය සහ දත්ත විශ්ලේෂණය සඳහා භාවිතා කරන ලදී.ෆූරියර් පරිවර්තන අධෝරක්ත වර්ණාවලීක්ෂය (FTIR, පර්කින් එල්මර් පන්තියේ KBr FTIR වර්ණාවලීක්ෂයක් භාවිතා කරමින්) HWO සහ HWO-50%C76 හි මතුපිට ක්රියාකාරී කණ්ඩායම් තීරණය කිරීම සඳහා මිනුම් සිදු කරන ලදී.XPS ප්රතිඵල සමඟ ප්රතිඵල සසඳන්න.ඉලෙක්ට්රෝඩවල තෙත් බව සංලක්ෂිත කිරීම සඳහා සම්බන්ධතා කෝණ මිනුම් (KRUSS DSA25) ද භාවිතා කරන ලදී.
සියලුම විද්යුත් රසායනික මිනුම් සඳහා, Biologic SP 300 වැඩපොළක් භාවිතා කරන ලදී.VO2+/VO2+ රෙඩොක්ස් ප්‍රතික්‍රියාවේ ඉලෙක්ට්රෝඩ චාලක විද්යාව සහ ප්‍රතික්‍රියා අනුපාතය මත ප්‍රතික්‍රියාකාරක විසරණයේ (VOSO4 (VO2+)) බලපෑම අධ්‍යයනය කිරීමට චක්‍රීය වෝල්ටමිට්‍රි (CV) සහ විද්යුත් රසායනික සම්බාධන වර්ණාවලීක්ෂය (EIS) භාවිතා කරන ලදී.තාක්ෂණයන් දෙකම 1 M H2SO4 + 1 M HCl (මිශ්ර අම්ලය) තුළ විසුරුවා හරින ලද 0.1 M VOSO4 (V4+) ඉලෙක්ට්රෝටේට් සාන්ද්රණයක් සහිත තුනේ ඉලෙක්ට්රෝඩ සෛලයක් භාවිතා කරයි.ඉදිරිපත් කරන ලද සියලුම විද්යුත් රසායනික දත්ත IR නිවැරදි කර ඇත.සංතෘප්ත කැලමෙල් ඉලෙක්ට්‍රෝඩයක් (SCE) සහ ප්ලැටිනම් (Pt) දඟරයක් පිළිවෙළින් යොමු සහ ප්‍රති ඉලෙක්ට්‍රෝඩය ලෙස භාවිතා කරන ලදී.CV සඳහා, VO2+/VO2+ සඳහා SCE හා සසඳන විට 5, 20, සහ 50 mV/s හි ස්කෑන් අනුපාත (ν) විභව කවුළුවකට (0-1) V යොදන ලදී, පසුව SHE පරිමාණයෙන් කුමන්ත්‍රණයට නිවැරදි කරන ලදී (VSCE = 0.242 HSE ට සාපේක්ෂව V) .ඉලෙක්ට්රෝඩ ක්‍රියාකාරකම් රඳවා තබා ගැනීම විමර්ශනය කිරීම සඳහා, UCC, TCC, UCC-C76, UCC-HWO සහ UCC-HWO-50% C76 මත 5 mV/s ට සමාන ν හි CV ප්‍රතිචක්‍රීකරණයක් සිදු කරන ලදී.VO2+/VO2+ රෙඩොක්ස් ප්රතික්රියාව සඳහා EIS මිනුම් සඳහා, 0.01-105 Hz සංඛ්‍යාත පරාසයක් සහ 10 mV හි විවෘත පරිපථ වෝල්ටීයතා (OCV) බාධාවක් භාවිතා කරන ලදී.ප්රතිඵලවල අනුකූලතාව සහතික කිරීම සඳහා සෑම අත්හදා බැලීමක්ම 2-3 වතාවක් නැවත නැවතත් සිදු කෙරේ.විෂම අනුපාත නියතයන් (k0) Nicholson ක්රමය 46,47 මගින් ලබා ගන්නා ලදී.
හයිඩ්‍රේටඩ් ටංස්ටන් ඔක්සයිඩ් (HVO) ජල තාප ක්රමය මගින් සාර්ථකව සංස්ලේෂණය කර ඇත.රූපයේ SEM රූපය.1a පෙන්නුම් කරන්නේ තැන්පත් කරන ලද HWO 25-50 nm පරාසයක අංශු ප්‍රමාණයෙන් යුත් නැනෝ අංශු පොකුරු වලින් සමන්විත වන බවයි.
HWO හි X-කිරණ විවර්තන රටාව පිළිවෙළින් ~23.5° සහ ~47.5° හි උච්ච (001) සහ (002) පෙන්නුම් කරයි, ඒවා nonstoichiometric WO2.63 (W32O84) (PDF 077–0810, a = 21.4 Å, b = 17.8 Å, c = 3.8 Å, α = β = γ = 90 °), එහි පෙනෙන නිල් වර්ණයට අනුරූප වේ (රූපය 1b) 48,49.ආසන්න වශයෙන් 20.5°, 27.1°, 28.1°, 30.8°, 35.7°, 36.7° සහ 52.7° හි අනෙකුත් කඳු මුදුන් (140), (620), (350 ), (720), (740), (560) වේ.සහ (970) විවර්තන තල, පිළිවෙලින්, 49 orthorhombic WO2.63.Songara et al.43 WO3(H2O)0.333 තිබීම නිසා සුදු නිෂ්පාදනයක් ලබා ගැනීම සඳහා එම කෘතිම ක්‍රමයම භාවිතා කරන ලදී.කෙසේ වෙතත්, මෙම කාර්යයේදී, විවිධ තත්වයන් හේතුවෙන්, නිල්-අළු නිෂ්පාදනයක් ලබා ගන්නා ලදී, Å හි WO3(H2O)0.333 (PDF 087-1203, a = 7.3 Å, b = 12.5 Å, c = 7.7 ) සහජීවනය පෙන්නුම් කරයි. , α = β = γ = 90°) සහ ටංස්ටන් ඔක්සයිඩ් අඩු කරන ලද ආකාරය.X'Pert HighScore මෘදුකාංගය සමඟ අර්ධ ප්‍රමාණාත්මක විශ්ලේෂණය 26% WO3(H2O)0.333: 74% W32O84 පෙන්නුම් කළේය.W32O84 W6+ සහ W4+ (1.67:1 W6+:W4+) වලින් සමන්විත වන බැවින්, W6+ සහ W4+ හි ඇස්තමේන්තුගත අන්තර්ගතය පිළිවෙලින් 72% W6+ සහ 28% W4+ වේ.SEM රූප, න්‍යෂ්ටික මට්ටමේ 1-තත්පර XPS වර්ණාවලි, TEM රූප, FTIR වර්ණාවලි සහ C76 අංශු වල රාමන් වර්ණාවලි අපගේ පෙර පත්‍රිකාවේ24 ඉදිරිපත් කරන ලදී.Kawada et al.50,51 ට අනුව, C76 හි එක්ස් කිරණ විවර්තන රටාව ටොලුයින් ඉවත් කිරීමෙන් පසු FCC හි මොනොක්ලිනික් ව්යුහය පෙන්වයි.
රූපයේ SEM රූප.2a සහ b මඟින් UCC ඉලෙක්ට්රෝඩවල කාබන් තන්තු මත සහ අතර HWO සහ HWO-50%C76 සාර්ථක ලෙස තැන්පත් වීම පෙන්නුම් කරයි.2c හි SEM රූපයේ ටංස්ටන්, කාබන් සහ ඔක්සිජන් වල මූලද්‍රව්‍ය සිතියම්ගත කිරීම රූපයේ දැක්වේ.2d-f පෙන්නුම් කරන්නේ ටංස්ටන් සහ කාබන් ඉලෙක්ට්රෝඩ පෘෂ්ඨය මත ඒකාකාරව මිශ්ර වී ඇති බව (සමාන ව්‍යාප්තියක් පෙන්වමින්) සහ සංයුක්තය ඒකාකාරව තැන්පත් නොවන බවයි.වර්ෂාපතන ක්‍රමයේ ස්වභාවය නිසා.
තැන්පත් කරන ලද HWO අංශු (a) සහ HWO-C76 අංශු (b) හි SEM රූප.රූපයේ (c) ප්‍රදේශය භාවිතයෙන් UCC හි HWO-C76 වෙත උඩුගත කරන ලද EDX සිතියම්ගත කිරීම නියැදියේ ටංස්ටන් (d), කාබන් (e) සහ ඔක්සිජන් (f) ව්‍යාප්තිය පෙන්වයි.
HR-TEM ඉහළ විශාලන රූප සහ ස්ඵටිකරූපී තොරතුරු සඳහා භාවිතා කරන ලදී (රූපය 3).HWO රූප සටහන 3a හි පෙන්වා ඇති පරිදි නැනෝ කියුබ් රූප විද්යාව සහ 3b හි වඩාත් පැහැදිලිව පෙන්නුම් කරයි.තෝරාගත් ප්‍රදේශයක විවර්තනය සඳහා නැනෝකියුබ් විශාලනය කිරීමෙන්, ද්‍රව්‍යයේ ස්ඵටික බව සනාථ කරමින්, බ්‍රැග්ගේ නියමය තෘප්තිමත් කරන ග්‍රේටින් ව්යුහය සහ විවර්තන තල රූප සටහන 3c හි පෙන්වා ඇති පරිදි දෘශ්‍යමාන කළ හැකිය.රූප සටහන 3c හි ඇතුලත් කිරීමෙහි, පිළිවෙලින් WO3(H2O)0.333 සහ W32O84, 43, 44, 49 අදියරවල (022) සහ (620) විවර්තන තලවලට අනුරූප වන දුර d 3.3 Å පෙන්වයි.මෙය ඉහත XRD විශ්ලේෂණයට අනුකූල වේ (රූපය 1b) නිරීක්ෂණය කරන ලද grating plane දුර d (Fig. 3c) HWO නියැදියේ ශක්තිමත්ම XRD උච්චයට අනුරූප වේ.නියැදි වළලු ද fig හි පෙන්වා ඇත.3d, එක් එක් වළල්ල වෙනම තලයකට අනුරූප වේ.WO3(H2O)0.333 සහ W32O84 ගුවන් යානා පිළිවෙලින් සුදු සහ නිල් වර්ණවලින් යුක්ත වන අතර ඒවාට අනුරූප XRD ශිඛර ද Fig. 1b හි පෙන්වා ඇත.වළලු රටාවේ දැක්වෙන පළමු වළල්ල (022) හෝ (620) විවර්තන තලයේ x-ray රටාවේ පළමු සලකුණු කළ උච්චයට අනුරූප වේ.(022) සිට (402) මුදු දක්වා, 3.30, 3.17, 2.38, 1.93, සහ 1.69 Å d-දුර සොයා ගන්නා ලද අතර ඒවා XRD අගයන් 3.30, 3.17, 2 .45, 1.66 සහ 1.66 සමඟ අනුකූල වේ.Å, 44, 45, පිළිවෙලින්.
(අ) HWO හි HR-TEM රූපය, (b) විශාල කළ රූපයක් පෙන්වයි.ග්‍රේටිං තලවල රූප (c) හි පෙන්වා ඇති අතර, (c) මඟින් ගුවන් යානාවල විශාල කළ රූපයක් සහ (002) සහ (620) තලවලට අනුරූප වන පරතරය d 0.33 nm පෙන්වයි.(d) WO3(H2O)0.333 (සුදු) සහ W32O84 (නිල්) අදියර හා සම්බන්ධ ගුවන් යානා පෙන්වන HWO වළලු රටාව.
ටංස්ටන්හි මතුපිට රසායන විද්යාව සහ ඔක්සිකරණ තත්ත්වය තීරණය කිරීම සඳහා XPS විශ්ලේෂණය සිදු කරන ලදී (Figures S1 සහ 4).සංස්ලේෂණය කරන ලද HWO හි පුළුල් පරාසයක XPS ස්කෑන් වල වර්ණාවලිය රූපයේ දැක්වේ.S1, ටංස්ටන් පවතින බව පෙන්නුම් කරයි.ප්‍රධාන W 4f සහ O 1s මට්ටම්වල XPS පටු ස්කෑන් වර්ණාවලි Fig.4a සහ b, පිළිවෙලින්.W 4f වර්ණාවලිය W ඔක්සිකරණ තත්ත්‍වයේ බන්ධන ශක්තියට අනුරූප වන භ්‍රමණ-කක්ෂ ද්විත්ව දෙකකට බෙදී ඇත. 37.8 සහ 35.6 eV බන්ධන ශක්තියේ දී W 4f5/2 සහ W 4f7/2 උපරිම W6+ ට අයත් වන අතර, W 36.6 සහ 34.9 eV හි 4f5/2 සහ W 4f7/2 පිළිවෙලින් W4+ තත්වයේ ලක්ෂණ වේ.ඔක්සිකරණ තත්ත්වය (W4+) පැවතීම ස්ටොයිකියෝමිතික නොවන WO2.63 සෑදීම තවදුරටත් තහවුරු කරන අතර W6+ පැවතීම WO3(H2O)0.333 හේතුවෙන් ස්ටෝචියෝමිතික WO3 පෙන්නුම් කරයි.සවි කරන ලද දත්ත පෙන්නුම් කළේ W6+ සහ W4+ හි පරමාණුක ප්‍රතිශත පිළිවෙලින් 85% සහ 15% වන අතර, එම තාක්ෂණයන් දෙක අතර වෙනස සැලකිල්ලට ගෙන XRD දත්ත වලින් ඇස්තමේන්තු කරන ලද අගයන්ට සාපේක්ෂව සමීප විය.මෙම ක්‍රම දෙකම අඩු නිරවද්‍යතාවයකින් ප්‍රමාණාත්මක තොරතුරු සපයයි, විශේෂයෙන්ම XRD.මීට අමතරව, ක්‍රම දෙක මඟින් ද්‍රව්‍යයේ විවිධ කොටස් විශ්ලේෂණය කරන්නේ XRD තොග ක්‍රමයක් වන අතර XPS යනු නැනෝමීටර කිහිපයකට පමණක් ළඟා වන මතුපිට ක්‍රමයකි.O 1s වර්ණාවලිය 533 (22.2%) සහ 530.4 eV (77.8%) දී උච්ච දෙකකට බෙදී යයි.පළමුවැන්න OH ට අනුරූප වන අතර, දෙවනුව WO හි දැලිස් වල ඔක්සිජන් බන්ධන වලට අනුරූප වේ.OH ක්රියාකාරී කණ්ඩායම්වල පැවැත්ම HWO හි සජලනය කිරීමේ ගුණාංගවලට අනුකූල වේ.
හයිඩ්‍රේටඩ් HWO ව්‍යුහයේ ක්රියාකාරී කණ්ඩායම් සහ සම්බන්ධීකරණ ජල අණු පවතින බව පරීක්ෂා කිරීම සඳහා මෙම සාම්පල දෙකෙහි FTIR විශ්ලේෂණයක් ද සිදු කරන ලදී.HWO පැවතීම හේතුවෙන් HWO-50% C76 නියැදිය සහ FT-IR HWO ප්රතිඵල එක හා සමාන බව ප්රතිඵල පෙන්නුම් කරයි, නමුත් විශ්ලේෂණය සඳහා සකස් කිරීමේදී භාවිතා කරන විවිධ සාම්පල ප්‍රමාණයන් නිසා උච්ච වල තීව්‍රතාවය වෙනස් වේ (රූපය 5a )HWO-50% C76 ටංස්ටන් ඔක්සයිඩ් උච්චය හැර සියලුම ෆුලරීන් 24 ශිඛර පෙන්වයි.fig හි විස්තරාත්මකව.5a පෙන්නුම් කරන්නේ සාම්පල දෙකම ~710/cm හි ඉතා ශක්තිමත් පුළුල් පරාසයක් ප්‍රදර්ශනය කරන අතර, HWO දැලිස් ව්‍යුහයේ OWO දිගු කම්පන වලට ආරෝපණය කර ඇති අතර WO ට ආරෝපණය කරන ලද ශක්තිමත් උරහිසක් ~ 840/cm වේ.~1610/cm හි තියුණු කලාපය OH හි වංගු කම්පනය හා සම්බන්ධ වන අතර ~ 3400/cm හි පුළුල් අවශෝෂණ කලාපය හයිඩ්‍රොක්සිල් කාණ්ඩයේ OH හි දිගු කම්පනයට සම්බන්ධ වේ.මෙම ප්රතිඵල Fig. 4b හි XPS වර්ණාවලියට අනුකූල වේ, එහිදී WO ක්රියාකාරී කණ්ඩායමට VO2+/VO2+ ප්රතික්රියාව සඳහා ක්රියාකාරී අඩවි සැපයිය හැකිය.
HWO සහ HWO-50% C76 (a) හි FTIR විශ්ලේෂණය ක්රියාකාරී කණ්ඩායම් සහ සම්බන්ධතා කෝණ මිනුම් (b, c) පෙන්වයි.
OH කාණ්ඩයට VO2+/VO2+ ප්රතික්රියාව උත්ප්‍රේරණය කළ හැකි අතර එමඟින් ඉලෙක්ට්රෝඩයේ ජලාකර්ෂණීයතාව වැඩි කරයි, එමඟින් විසරණය සහ ඉලෙක්ට්රෝන හුවමාරු අනුපාතය ප්‍රවර්ධනය කරයි.HWO-50% C76 නියැදිය රූපයේ දැක්වෙන පරිදි අතිරේක C76 උච්චයක් පෙන්වයි.~2905, 2375, 1705, 1607, සහ 1445 cm3 හි ඇති ශිඛර පිළිවෙළින් CH, O=C=O, C=O, C=C, සහ CO දිගු කරන කම්පනවලට පැවරිය හැක.ඔක්සිජන් ක්රියාකාරී කණ්ඩායම් C=O සහ CO වැනේඩියම් හි රෙඩොක්ස් ප්‍රතික්‍රියා සඳහා සක්‍රීය මධ්‍යස්ථාන ලෙස සේවය කළ හැකි බව හොඳින් දන්නා කරුණකි.ඉලෙක්ට්රෝඩ දෙකෙහි තෙත් බව පරීක්ෂා කිරීම සහ සංසන්දනය කිරීම සඳහා, රූපය 5b, c හි පෙන්වා ඇති පරිදි සම්බන්ධතා කෝණ මිනුම් භාවිතා කරන ලදී.HWO ඉලෙක්ට්‍රෝඩය ක්ෂණිකව ජල බිඳිති අවශෝෂණය කරයි, පවතින OH ක්රියාකාරී කණ්ඩායම් හේතුවෙන් සුපිරි හයිඩ්‍රොෆිලිසිටි බව පෙන්නුම් කරයි.HWO-50% C76 තත්පර 10 කට පසු 135° පමණ ස්පර්ශක කෝණයක් සහිත, වඩා ජලභීතික වේ.කෙසේ වෙතත්, විද්යුත් රසායනික මිනුම් වලදී, HWO-50%C76 ඉලෙක්ට්‍රෝඩය මිනිත්තුවකට අඩු කාලයකදී සම්පූර්ණයෙන්ම තෙත් කරන ලදී.තෙත්තා මිණුම් XPS සහ FTIR ප්‍රතිඵලවලට අනුකූල වන අතර, HWO මතුපිට වැඩි OH කණ්ඩායම් එය සාපේක්ෂ වශයෙන් වැඩි ජලාකර්ෂණීය බවට පත් කරන බව යෝජනා කරයි.
HWO සහ HWO-C76 නැනෝකොම්පොසයිට් වල VO2+/VO2+ ප්‍රතික්‍රියා පරීක්ෂා කරන ලද අතර මිශ්ර අම්ලවල VO2+/VO2+ ප්‍රතික්‍රියා වලදී සිදුවන ක්ලෝරීන් වායුවේ පරිණාමය HWO විසින් යටපත් කරනු ඇතැයි අපේක්ෂා කරන අතර C76 විසින් අපේක්ෂිත VO2+/ VO2+ උත්ප්‍රේරණය කරනු ඇත.10%, 30% සහ 50% C76 අඩංගු HWO අත්හිටුවීම් 2 mg/cm2 පමණ සම්පූර්ණ බරක් සහිත UCC ඉලෙක්ට්රෝඩ සඳහා යොදන ලදී.
fig හි පෙන්වා ඇති පරිදි.6, ඉලෙක්ට්රෝඩ මතුපිට VO2+/VO2+ ප්‍රතික්‍රියාවේ චාලක විද්යාව මිශ්ර ආම්ලික විද්යුත් විච්ඡේදකවල CV භාවිතයෙන් පරීක්ෂා කරන ලදී.ΔEp සහ Ipa/Ipc සංසන්දනය කිරීම පහසු කිරීම සඳහා ධාරා I/Ipa ලෙස පෙන්වයි.විවිධ උත්ප්රේරක සෘජුවම රූපයෙන් ලබා ගනී.වත්මන් ප්‍රදේශ ඒකක දත්ත රූප සටහන 2S හි පෙන්වා ඇත.අත්තික්කා මත.රූප සටහන 6a පෙන්නුම් කරන්නේ HWO ඉලෙක්ට්රෝඩ මතුපිට VO2+/VO2+ රෙඩොක්ස් ප්‍රතික්‍රියාවේ ඉලෙක්ට්රෝන හුවමාරු වේගය තරමක් වැඩි කරන අතර පරපෝෂිත ක්ලෝරීන් පරිණාමයේ ප්රතික්රියාව යටපත් කරන බවයි.කෙසේ වෙතත්, C76 ඉලෙක්ට්රෝන හුවමාරු වේගය සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි කරන අතර ක්ලෝරීන් පරිණාම ප්රතික්රියාව උත්ප්‍රේරණය කරයි.එබැවින්, HWO සහ C76 හි නිවැරදි සංයුතිය සහිත සංකීර්ණයක් හොඳම ක්රියාකාරිත්වය සහ ක්ලෝරීන් ප්රතික්රියාව වැළැක්වීමේ ඉහළම හැකියාව තිබිය යුතුය.ΔEp හි අඩුවීමක් සහ Ipa/Ipc අනුපාතය (වගුව S3) වැඩි වීමෙන් පෙන්නුම් කරන පරිදි, C76 අන්තර්ගතය වැඩි කිරීමෙන් පසු ඉලෙක්ට්රෝඩයේ විද්යුත් රසායනික ක්රියාකාරිත්වය වැඩි දියුණු වූ බව සොයා ගන්නා ලදී.Fig. 6d (වගුව S3) හි Nyquist plot වෙතින් උපුටා ගත් RCT අගයන් මගින් ද මෙය සනාථ විය, එහිදී C76 හි අන්තර්ගතය වැඩි වීමත් සමඟ RCT අගයන් අඩු වන බව සොයා ගන්නා ලදී.මෙම ප්රතිඵල ද ලීගේ අධ්‍යයනයට අනුකූල වන අතර, මෙසොපොරස් WO3 වෙත මෙසොපොරස් කාබන් එකතු කිරීම VO2+/VO2+35 මත ආරෝපණ හුවමාරු චාලක විද්යාව වැඩි දියුණු කළේය.ධනාත්මක ප්‍රතික්‍රියාවක් ඉලෙක්ට්රෝඩයේ සන්නායකතාවය (C=C බන්ධනය)18,24,35,36,37 මත රඳා පවතින බව මෙයින් හැඟවේ.[VO(H2O)5]2+ සහ [VO2(H2O)4]+ අතර සම්බන්ධීකරණ ජ්‍යාමිතිය වෙනස් වීම හේතුවෙන්, C76 හට පටක ශක්තිය අඩු කිරීමෙන් ප්‍රතිචාර අධික ආතතිය අඩු කළ හැක.කෙසේ වෙතත්, මෙය HWO ඉලෙක්ට්රෝඩ සමඟ කළ නොහැකි විය හැකිය.
(a) 0.1 M VOSO4/1 M H2SO4 + 1 M HCl ඉලෙක්ට්‍රෝලය (ν = 5 mV/s හි) VO2+/VO2+ ප්‍රතික්‍රියා වල විවිධ HWO:C76 අනුපාත සහිත UCC සහ HWO-C76 සංයෝගවල චක්‍රීය වෝල්ටමිතික හැසිරීම.(b) Randles-Sevchik සහ (c) Nicholson's VO2+/VO2+ ක්රමය විසරණ කාර්යක්ෂමතාව තක්සේරු කිරීම සහ k0 අගයන් ලබා ගැනීම (d).
HWO-50% C76 VO2+/VO2+ ප්රතික්රියාව සඳහා C76 හා සමාන විද්යුත් උත්ප්රේරක ක්‍රියාකාරකම් ප්‍රදර්ශනය කිරීම පමණක් නොව, වඩාත් සිත්ගන්නා කරුණ නම්, එය රූපයේ දැක්වෙන පරිදි C76 හා සසඳන විට ක්ලෝරීන් වායුවේ පරිණාමය මැඩපැවැත්වීමයි.6a, fig හි කුඩා අර්ධ වෘත්තාකාරය පෙන්වීමට අමතරව.6g (පහළ RCT).C76 විසින් HWO-50% C76 (වගුව S3) ට වඩා ඉහළ දෘශ්‍ය Ipa/Ipc පෙන්නුම් කළේ, වැඩි දියුණු කළ ප්‍රතික්‍රියා ප්‍රතිවර්තන හැකියාව නිසා නොව, SHE හා සසඳන විට 1.2 V හි ක්ලෝරීන් අඩු කිරීමේ උපරිමය සමඟ අතිච්ඡාදනය වීම හේතුවෙනි.HWO-50% C76 හි හොඳම කාර්ය සාධනය සෘණ ආරෝපිත අධි සන්නායක C76 සහ HWO හි W-OH හි ඉහළ තෙත් බව සහ උත්ප්රේරක ක්‍රියාකාරීත්වය අතර සහයෝගීතාවයට හේතු වේ.අඩු ක්ලෝරීන් විමෝචනය සම්පූර්ණ සෛලයේ ආරෝපණ කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු කරන අතර, වැඩිදියුණු කළ චාලක විද්යාව සම්පූර්ණ සෛල වෝල්ටීයතාවයේ කාර්යක්ෂමතාව වැඩි කරයි.
S1 සමීකරණයට අනුව, විසරණය මගින් පාලනය වන අර්ධ-ප්‍රතිවර්ත කළ හැකි (සාපේක්ෂ වශයෙන් මන්දගාමී ඉලෙක්ට්රෝන හුවමාරු) ප්‍රතික්‍රියාවක් සඳහා, උපරිම ධාරාව (IP) ඉලෙක්ට්රෝන ගණන (n), ඉලෙක්ට්රෝඩ ප්‍රදේශය (A), විසරණ සංගුණකය (D), අංකය මත රඳා පවතී. ඉලෙක්ට්රෝන හුවමාරු සංගුණකය (α) සහ ස්කෑනිං වේගය (ν).පරීක්ෂා කරන ලද ද්‍රව්‍යවල විසරණ පාලිත හැසිරීම අධ්‍යයනය කිරීම සඳහා, IP සහ ν1/2 අතර සම්බන්ධය සැලසුම් කර රූප සටහන 6b හි පෙන්වා ඇත.සියලුම ද්රව්ය රේඛීය සම්බන්ධතාවයක් පෙන්වන බැවින් ප්රතික්රියාව පාලනය වන්නේ විසරණය මගිනි.VO2+/VO2+ ප්රතික්රියාව අර්ධ-ප්‍රතිවර්ත කළ හැකි බැවින්, රේඛාවේ බෑවුම විසරණ සංගුණකය සහ α හි අගය (S1 සමීකරණය) මත රඳා පවතී.නියත විසරණ සංගුණකය (≈ 4 × 10-6 cm2/s) 52 හේතුවෙන්, රේඛා බෑවුමේ වෙනස සෘජුවම α හි විවිධ අගයන් පෙන්නුම් කරන අතර එබැවින් ඉලෙක්ට්රෝඩ මතුපිටට ඉලෙක්ට්රෝන මාරු කිරීමේ විවිධ අනුපාත C76 සහ HWO -50 සමඟ % C76, බෑවුම් සහිත බෑවුම් ප්‍රදර්ශනය කරයි (ඉහළ ඉලෙක්ට්රෝන හුවමාරු අනුපාතය).
වගුව S3 (රූපය 6d) හි පෙන්වා ඇති ගණනය කරන ලද අඩු-සංඛ්‍යාත Warburg බෑවුම් (W) සියලුම ද්රව්ය සඳහා 1 ට ආසන්න අගයන් ඇත, එය රෙඩොක්ස් අංශුවල පරිපූර්ණ විසරණය පෙන්නුම් කරයි සහ CV සඳහා ν1/2 ට සාපේක්ෂව IP හි රේඛීය හැසිරීම තහවුරු කරයි.මිනුම් .HWO-50% C76 සඳහා, Warburg බෑවුම එකමුතුවෙන් 1.32 දක්වා අපගමනය වන අතර, ප්‍රතික්‍රියාකාරකවල අර්ධ-අසීමිත විසරණයෙන් (VO2+) පමණක් නොව ඉලෙක්ට්රෝඩ සිදුරු නිසා විසරණ හැසිරීම් වල තුනී ස්ථර හැසිරීමක් ද යෝජනා කරයි.
VO2+/VO2+ රෙඩොක්ස් ප්‍රතික්‍රියාවේ ප්‍රතිවර්තන (ඉලෙක්ට්රෝන හුවමාරු අනුපාතය) තවදුරටත් විශ්ලේෂණය කිරීම සඳහා, සම්මත අනුපාත නියත k041.42 තීරණය කිරීම සඳහා Nicholson අර්ධ-ප්‍රතිවර්ත කළ හැකි ප්‍රතික්‍රියා ක්රමය ද භාවිතා කරන ලදී.මෙය සිදු කරනු ලබන්නේ S2 සමීකරණය භාවිතයෙන් ν−1/2 ශ්‍රිතයක් ලෙස ΔEp හි ශ්‍රිතයක් ලෙස මාන රහිත චාලක පරාමිතිය Ψ සැලසුම් කිරීමෙනි.වගුව S4 මඟින් එක් එක් ඉලෙක්ට්රෝඩ ද්රව්ය සඳහා ලැබෙන Ψ අගයන් පෙන්වයි.එක් එක් බිම් කොටසෙහි බෑවුම සඳහා S3 සමීකරණය භාවිතා කරමින් k0 × 104 cm/s (එක් එක් පේළිය අසල ලියා S4 වගුවේ ඉදිරිපත් කර ඇත) ලබා ගැනීමට ප්රතිඵල (රූපය 6c) සකසන්න.HWO-50% C76 ඉහළම බෑවුම ඇති බව සොයා ගන්නා ලදී (රූපය 6c) එබැවින් ඉහළම k0 අගය 2.47 × 10-4 cm/s වේ.මෙයින් අදහස් කරන්නේ මෙම ඉලෙක්ට්‍රෝඩය CV සහ EIS ප්‍රතිඵලවලට අනුරූප වන වේගවත්ම චාලක විද්යාව 6a සහ d සහ වගුව S3 ලබා දෙන බවයි.මීට අමතරව, K0 අගයන් RCT අගයන් (වගුව S3) භාවිතා කරමින් S4 සමීකරණයේ Nyquist බිම් කොටස් (රූපය 6d) වෙතින් ද ලබා ගන්නා ලදී.EIS හි මෙම k0 ප්රතිඵල S4 වගුවේ සාරාංශ කර ඇති අතර සහයෝගීතා බලපෑම හේතුවෙන් HWO-50% C76 ඉහළම ඉලෙක්ට්රෝන හුවමාරු අනුපාතය ප්‍රදර්ශනය කරන බව පෙන්වයි.එක් එක් ක්‍රමයේ විවිධ සම්භවය හේතුවෙන් k0 අගය වෙනස් වුවද, එය තවමත් එකම විශාලත්වයේ අනුපිළිවෙල පෙන්වන අතර අනුකූලතාව පෙන්වයි.
සාක්ෂාත් කර ගත හැකි විශිෂ්ට චාලක විද්යාව සම්පූර්ණයෙන් අවබෝධ කර ගැනීම සඳහා, ප්රශස්ත ඉලෙක්ට්රෝඩ ද්රව්ය පරිවරණය නොකළ UCC සහ TCC ඉලෙක්ට්රෝඩ සමඟ සංසන්දනය කිරීම වැදගත් වේ.VO2+/VO2+ ප්රතික්රියාව සඳහා, HWO-C76 අඩුම ΔEp සහ වඩා හොඳ ප්‍රතිවර්තන හැකියාව පෙන්නුම් කළා පමණක් නොව, OHA බලන්නට සාපේක්ෂව 1.45 V හි සැලකිය යුතු ධාරා පහත වැටීමකින් පෙන්නුම් කරන පරිදි, TCC හා සසඳන විට පරපෝෂිත ක්ලෝරීන් පරිණාම ප්රතික්රියාව සැලකිය යුතු ලෙස යටපත් කළේය (රූපය 1). 7a).ස්ථායීතාවය අනුව, අපි HWO-50% C76 භෞතිකව ස්ථායී යැයි උපකල්පනය කළේ උත්ප්රේරකය PVDF බන්ධකයක් සමඟ මිශ්ර කර කාබන් රෙදි ඉලෙක්ට්‍රෝඩවලට යොදන බැවිනි.UCC සඳහා 50 mV හා සසඳන විට, HWO-50% C76 චක්‍ර 150කට පසුව 44 mV ක උපරිම මාරුවක් පෙන්නුම් කළේය (හායන අනුපාතය 0.29 mV/චක්‍රය) (රූපය 7b).එය විශාල වෙනසක් නොවිය හැක, නමුත් UCC ඉලෙක්ට්රෝඩවල චාලක විද්යාව ඉතා මන්දගාමී වන අතර විශේෂයෙන් පසුපස ප්රතික්රියාව සඳහා බයිසිකල් පැදීමත් සමඟ පිරිහී යයි.TCC හි ප්‍රතිවර්තන හැකියාව UCC වලට වඩා බෙහෙවින් යහපත් වුවද, TCC චක්‍ර 150කට පසු 73 mV විශාල උච්ච මාරුවක් ඇති බව සොයා ගන්නා ලදී, එය එහි මතුපිටින් නිකුත් වන ක්ලෝරීන් විශාල ප්‍රමාණය නිසා විය හැක.උත්ප්රේරකය ඉලෙක්ට්රෝඩ මතුපිටට හොඳින් අනුගත වන බව සහතික කිරීම සඳහා.පරීක්ෂා කරන ලද සියලුම ඉලෙක්ට්රෝඩවල දැකිය හැකි පරිදි, සහාය දක්වන උත්ප්රේරක නොමැති ඒවා පවා විවිධ මට්ටමේ පාපැදි අස්ථායීතාවයන් ප්‍රදර්ශනය කරයි, බයිසිකල් පැදීමේදී උච්ච වෙන්වීමේ වෙනස්වීම් උත්ප්රේරක වෙන්වීමට වඩා රසායනික වෙනස්වීම් හේතුවෙන් ද්රව්ය අක්‍රිය වීම නිසා සිදුවන බව යෝජනා කරයි.තවද, ඉලෙක්ට්රෝඩ මතුපිටින් උත්ප්රේරක අංශු විශාල ප්රමාණයක් වෙන් කළ හොත්, මෙය VO2+/VO2+ සඳහා උපස්ථරය (UCC) සාපේක්ෂව අක්‍රිය බැවින්, උපරිම වෙන්වීම (44 mV කින් පමණක් නොව) සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි වීමට හේතු වනු ඇත. රෙඩොක්ස් ප්රතික්රියාව.
CCC සම්බන්ධයෙන් ප්රශස්ත ඉලෙක්ට්රෝඩ ද්‍රව්‍යයේ CV (a) සහ රෙඩොක්ස් ප්‍රතික්‍රියාවේ VO2+/VO2+ (b) ස්ථායිතාව සංසන්දනය කිරීම.විද්යුත් විච්ඡේදකයේ 0.1 M VOSO4/1 M H2SO4 + 1 M HCl, සියලුම CVs ν = 5 mV/s ට සමාන වේ.
VRFB තාක්‍ෂණයේ ආර්ථික ආකර්ශනීය බව වැඩි කිරීම සඳහා වැනේඩියම් රෙඩොක්ස් ප්‍රතික්‍රියාවේ චාලකත්වය වැඩිදියුණු කිරීම සහ අවබෝධ කර ගැනීම ඉහළ බලශක්ති කාර්යක්ෂමතාවයක් ලබා ගැනීම සඳහා අත්‍යවශ්‍ය වේ.සංයුක්ත HWO-C76 සකස් කරන ලද අතර VO2+/VO2+ ප්රතික්රියාව මත ඒවායේ විද්යුත් උත්ප්රේරක බලපෑම අධ්‍යයනය කරන ලදී.HWO කුඩා චාලක වැඩි දියුණුවක් පෙන්නුම් කළ නමුත් මිශ්ර ආම්ලික විද්යුත් විච්ඡේදකවල ක්ලෝරීන් පරිණාමය සැලකිය යුතු ලෙස යටපත් කළේය.HWO:C76 හි විවිධ අනුපාත HWO-පාදක ඉලෙක්ට්රෝඩවල චාලක තවදුරටත් ප්රශස්ත කිරීම සඳහා භාවිතා කරන ලදී.C76 හි අන්තර්ගතය HWO දක්වා වැඩි කිරීම මගින් නවීකරණය කරන ලද ඉලෙක්ට්‍රෝඩය මත VO2+/VO2+ ප්‍රතික්‍රියාවේ ඉලෙක්ට්රෝන හුවමාරු චාලක විද්යාව වැඩිදියුණු කළ හැකි අතර, HWO-50% C76 හොඳම ද්‍රව්‍යය වන්නේ එය ආරෝපණ හුවමාරු ප්රතිරෝධය අඩු කරන අතර එය සාපේක්ෂව ක්ලෝරීන් වායු පරිණාමය තවදුරටත් යටපත් කරයි. C76.සහ TCC නිකුත් වේ.මෙය C=C sp2 දෙමුහුන්කරණය, OH සහ W-OH ක්රියාකාරී කණ්ඩායම් අතර සහයෝගී බලපෑම නිසා විය.HWO-50% C76 හි දිරාපත්වීමේ අනුපාතය බහු බයිසිකල් පැදීම යටතේ 0.29mV/චක්‍රය වන අතර UCC සහ TCC පිළිවෙලින් 0.33mV/cycle සහ 0.49mV/cycle වන අතර එය මිශ්ර අම්ල විද්යුත් විච්ඡේදකවල ඉතා ස්ථායී වේ.ඉදිරිපත් කරන ලද ප්රතිඵල මගින් VO2+/VO2+ ප්රතික්රියාව සඳහා වේගවත් චාලක සහ ඉහළ ස්ථායිතාව සඳහා ඉහළ ක්රියාකාරී ඉලෙක්ට්රෝඩ ද්රව්ය සාර්ථකව හඳුනා ගනී.මෙය ප්රතිදාන වෝල්ටීයතාවය වැඩි කරනු ඇත, එමගින් VRFB හි බලශක්ති කාර්යක්ෂමතාව වැඩිදියුණු කිරීම, එමගින් එහි අනාගත වාණිජකරණයේ පිරිවැය අඩු කරයි.
වත්මන් අධ්‍යයනයේදී භාවිතා කරන ලද සහ/හෝ විශ්ලේෂණය කරන ලද දත්ත කට්ටල සාධාරණ ඉල්ලීමක් මත අදාළ කතුවරුන්ගෙන් ලබා ගත හැකිය.
Luderer G. et al.ගෝලීය අඩු කාබන් බලශක්ති අවස්ථා තුළ සුළං සහ සූර්ය බලය ඇස්තමේන්තු කිරීම: හැඳින්වීමක්.බලශක්ති ආර්ථික විද්යාව.64, 542-551.https://doi.org/10.1016/j.eneco.2017.03.027 (2017).
Lee, HJ, Park, S. සහ Kim, H. වැනේඩියම් මැංගනීස් රෙඩොක්ස් ප්‍රවාහ බැටරිවල ක්‍රියාකාරිත්වයට MnO2 තැන්පත් වීමේ බලපෑම පිළිබඳ විශ්ලේෂණය.J. විද්යුත් රසායන විද්යාව.සමාජය.165(5), A952-A956.https://doi.org/10.1149/2.0881805jes (2018).
ෂා, ඒඒ, තංගිරාල, ආර්., සිං, ආර්., විල්ස්, ආර්ජීඒ සහ වොල්ෂ්, එෆ්කේ ඩයිනමික් ඒකක සෛල ආකෘතිය සියලුම වැනේඩියම් රෙඩොක්ස් ප්‍රවාහ බැටරියක් සඳහා.J. විද්යුත් රසායන විද්යාව.සමාජය.158(6), A671.https://doi.org/10.1149/1.3561426 (2011).
Gandomi, YA, Aaron, DS, Zawodzinski, TA, and Mench, MM යනු සියලුම වැනේඩියම් රෙඩොක්ස් ප්‍රවාහ බැටරියක් සඳහා ස්ථානගත විභව බෙදාහැරීමේ මිනුම් සහ සත්‍යාපන ආකෘතියකි.J. විද්යුත් රසායන විද්යාව.සමාජය.163(1), A5188-A5201.https://doi.org/10.1149/2.0211601jes (2016).
Tsushima, S. සහ Suzuki, T. ඉලෙක්ට්රෝඩ ව්යුහය ප්රශස්ත කිරීම සඳහා අන්තර් සංඛ්‍යාත ප්‍රවාහ ක්ෂේත්‍රයක් සහිත වැනේඩියම් රෙඩොක්ස් බැටරියක් ආකෘතිකරණය සහ අනුකරණය කිරීම.J. විද්යුත් රසායන විද්යාව.සමාජය.167(2), 020553. https://doi.org/10.1149/1945-7111/ab6dd0 (2020).
Sun, B. සහ Skillas-Kazakos, M. වැනේඩියම් රෙඩොක්ස් බැටරි වල යෙදීම සඳහා ග්‍රැෆයිට් ඉලෙක්ට්රෝඩ ද්රව්ය වෙනස් කිරීම - I. තාප පිරියම් කිරීම.විද්යුත් රසායන විද්යාව.ඇක්ටා 37(7), 1253-1260.https://doi.org/10.1016/0013-4686(92)85064-R (1992).
Liu, T., Li, S., Zhang, H., සහ Chen, J. වැනේඩියම් ප්‍රවාහ බැටරිවල (VFBs) බල ඝණත්වය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා ඉලෙක්ට්රෝඩ ද්‍රව්‍යවල දියුණුව.J. බලශක්ති රසායන විද්යාව.27(5), 1292-1303.https://doi.org/10.1016/j.jechem.2018.07.003 (2018).
ලියු, QH et al.ප්රශස්ත ඉලෙක්ට්රෝඩ වින්‍යාසය සහ පටල තේරීම සමඟ ඉහළ කාර්යක්ෂමතාවයෙන් යුත් වැනේඩියම් රෙඩොක්ස් ප්‍රවාහ කෝෂය.J. විද්යුත් රසායන විද්යාව.සමාජය.159(8), A1246-A1252.https://doi.org/10.1149/2.051208jes (2012).
Wei, G., Jia, K., Liu, J., and Yang, K. කාබන් සහිත සංයුක්ත කාබන් නැනෝ ටියුබ් උත්ප්රේරක ඉලෙක්ට්රෝඩ වැනේඩියම් රෙඩොක්ස් බැටරි යෙදුම් සඳහා සහය දක්වයි.J. බල සැපයුම.220, 185-192.https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2012.07.081 (2012).
Moon, S., Kwon, BV, Chang, Y., සහ Kwon, Y. වැනේඩියම් රෙඩොක්ස් ප්‍රවාහ බැටරිවල ක්‍රියාකාරීත්වය මත ආම්ලික CNT මත තැන්පත් වූ bismuth sulfate වල බලපෑම.J. විද්යුත් රසායන විද්යාව.සමාජය.166(12), A2602.https://doi.org/10.1149/2.1181912jes (2019).
හුවාං, ආර්.-එච්.ඉන්න.වැනේඩියම් රෙඩොක්ස් ප්‍රවාහ බැටරි සඳහා ප්ලැටිනම්/බහු බිත්ති සහිත කාබන් නැනෝ ටියුබ් සමඟ වෙනස් කරන ලද ක්රියාකාරී ඉලෙක්ට්රෝඩ.J. විද්යුත් රසායන විද්යාව.සමාජය.159(10), A1579.https://doi.org/10.1149/2.003210jes (2012).
නමුත්, S. et al.වැනේඩියම් රෙඩොක්ස් ප්‍රවාහ බැටරිය කාබනික ලෝහ පලංචියෙන් ලබාගත් නයිට්‍රජන් මාත්‍රණය කළ කාබන් නැනෝ ටියුබ් වලින් සරසන ලද විද්යුත් උත්ප්රේරක භාවිතා කරයි.J. විද්යුත් රසායන විද්යාව.සමාජය.165(7), A1388.https://doi.org/10.1149/2.0621807jes (2018).
ඛාන්, පී. සහ අල්.වැනේඩියම් රෙඩොක්ස් ප්‍රවාහ බැටරි සඳහා VO2+/ සහ V2+/V3+ රෙඩොක්ස් ජෝඩු සඳහා විශිෂ්ට විද්යුත් රසායනික ක්රියාකාරී ද්රව්ය ලෙස ග්‍රැෆීන් ඔක්සයිඩ් නැනෝෂීට්.කාබන් 49(2), 693-700.https://doi.org/10.1016/j.carbon.2010.10.022 (2011).
Gonzalez, Z. et al.වැනේඩියම් රෙඩොක්ස් බැටරි සඳහා ග්‍රැෆීන් වෙනස් කරන ලද ග්‍රැෆයිට්වල විශිෂ්ට විද්යුත් රසායනික ක්රියාකාරිත්වය.J. බල සැපයුම.338, 155-162.https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2016.10.069 (2017).
González Z., Vizirianu S., Dinescu G., Blanco S. සහ Santamaria R. කාබන් නැනෝවෝල් පටල වැනේඩියම් රෙඩොක්ස් ප්‍රවාහ බැටරිවල නැනෝ ව්‍යුහගත ඉලෙක්ට්රෝඩ ද්රව්ය ලෙස.නැනෝ බලශක්ති 1(6), 833-839.https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2012.07.003 (2012).
Opar DO, Nankya R., Lee J., සහ Yung H. ත්‍රිමාන ග්‍රැෆීන් වෙනස් කරන ලද මෙසොපොරස් කාබන් ඉහළ ක්රියාකාරී වැනේඩියම් රෙඩොක්ස් ප්‍රවාහ බැටරි සඳහා දැනේ.විද්යුත් රසායන විද්යාව.පනත 330, 135276. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2019.135276 (2020).
පසු කාලය: පෙබරවාරි-23-2023