304 केशिका ट्यूब नॅनोकॉम्पोजिट्स टंगस्टन ऑक्साईड/फुलेरीनवर आधारित इलेक्ट्रोकॅटलिस्ट्स आणि मिश्रित आम्लांमध्ये परजीवी VO2+/VO2+ प्रतिक्रियांचे अवरोधक म्हणून

Nature.com ला भेट दिल्याबद्दल धन्यवाद.तुम्ही मर्यादित CSS समर्थनासह ब्राउझर आवृत्ती वापरत आहात.सर्वोत्तम अनुभवासाठी, आम्ही शिफारस करतो की तुम्ही अद्ययावत ब्राउझर वापरा (किंवा इंटरनेट एक्सप्लोररमध्ये सुसंगतता मोड अक्षम करा).याव्यतिरिक्त, सतत समर्थन सुनिश्चित करण्यासाठी, आम्ही शैली आणि JavaScript शिवाय साइट दर्शवतो.
एकाच वेळी तीन स्लाइड्सचे कॅरोसेल प्रदर्शित करते.एका वेळी तीन स्लाइड्समधून जाण्यासाठी मागील आणि पुढील बटणे वापरा किंवा एका वेळी तीन स्लाइड्समधून जाण्यासाठी शेवटी स्लाइडर बटणे वापरा.

स्टेनलेस स्टील 304 कॉइल ट्यूब रासायनिक रचना

304 स्टेनलेस स्टील कॉइल ट्यूब एक प्रकारचे ऑस्टेनिटिक क्रोमियम-निकेल मिश्र धातु आहे.स्टेनलेस स्टील 304 कॉइल ट्यूब उत्पादकाच्या मते, त्यातील मुख्य घटक Cr (17%-19%), आणि Ni (8%-10.5%) आहे.क्षरणाचा प्रतिकार सुधारण्यासाठी, लहान प्रमाणात Mn (2%) आणि Si (0.75%) आहेत.

स्टेनलेस स्टील 304 कॉइल ट्यूब यांत्रिक गुणधर्म

304 स्टेनलेस स्टील कॉइल ट्यूबचे यांत्रिक गुणधर्म खालीलप्रमाणे आहेत:

• तन्य शक्ती: ≥515MPa
• उत्पन्न शक्ती: ≥205MPa
• वाढवणे: ≥30%

स्टेनलेस स्टील 304 कॉइल ट्यूबचे अनुप्रयोग आणि उपयोग

व्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो बॅटरी (VRFBs) ची तुलनेने जास्त किंमत त्यांचा व्यापक वापर मर्यादित करते.VRFB ची उर्जा घनता आणि ऊर्जा कार्यक्षमता वाढवण्यासाठी इलेक्ट्रोकेमिकल अभिक्रियांचे गतीशास्त्र सुधारले पाहिजे, ज्यामुळे VRFB ची kWh किंमत कमी होईल.या कामात, हायड्रोथर्मली संश्लेषित हायड्रेटेड टंगस्टन ऑक्साईड (HWO) नॅनो पार्टिकल्स, C76 आणि C76/HWO, कार्बन क्लॉथ इलेक्ट्रोडवर जमा केले गेले आणि VO2+/VO2+ रेडॉक्स प्रतिक्रियासाठी इलेक्ट्रोकॅटलिस्ट म्हणून तपासले गेले.फील्ड एमिशन स्कॅनिंग इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी (एफईएसईएम), एनर्जी डिस्पर्सिव्ह एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी (ईडीएक्स), हाय-रिझोल्यूशन ट्रान्समिशन इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी (एचआर-टीईएम), एक्स-रे डिफ्रॅक्शन (एक्सआरडी), एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (एक्सपीएस), इन्फ्रारेड फोरियर ट्रान्सफॉर्म स्पेक्ट्रोस्कोपी (FTIR) आणि संपर्क कोन मोजमाप.असे आढळून आले आहे की HWO मध्ये C76 फुलरीनची भर घातल्याने VO2+/VO2+ रेडॉक्स प्रतिक्रियेच्या संदर्भात इलेक्ट्रोडची गतीशीलता वाढू शकते आणि त्याच्या पृष्ठभागावर ऑक्सिजन-युक्त कार्यात्मक गट प्रदान करून.HWO/C76 संमिश्र (50 wt% C76) उपचार न केलेल्या कार्बन कापड (UCC) साठी 365 mV च्या तुलनेत ΔEp 176 mV सह VO2+/VO2+ प्रतिक्रियेसाठी सर्वात योग्य असल्याचे सिद्ध झाले.याव्यतिरिक्त, HWO/C76 संमिश्राने W-OH कार्यात्मक गटांमुळे परजीवी क्लोरीन उत्क्रांती प्रतिक्रियेचा महत्त्वपूर्ण प्रतिबंध दर्शविला.
तीव्र मानवी क्रियाकलाप आणि जलद औद्योगिक क्रांतीमुळे विजेची मागणी वाढली आहे, जी दरवर्षी 3% दराने वाढत आहे.अनेक दशकांपासून, ऊर्जेचा स्त्रोत म्हणून जीवाश्म इंधनाच्या व्यापक वापरामुळे हरितगृह वायूचे उत्सर्जन होत आहे, ज्यामुळे ग्लोबल वार्मिंग, पाणी आणि वायू प्रदूषण होते, ज्यामुळे संपूर्ण परिसंस्था धोक्यात आली आहे.परिणामी, 2050 पर्यंत स्वच्छ अक्षय ऊर्जा आणि सौर ऊर्जेचा वाटा एकूण विजेच्या 75% पर्यंत पोहोचण्याचा अंदाज आहे.तथापि, जेव्हा अक्षय ऊर्जा उत्पादन एकूण वीज उत्पादनाच्या 20% पेक्षा जास्त होते, तेव्हा ग्रीड अस्थिर होते 1. कार्यक्षम ऊर्जा साठवण प्रणालींचा विकास या संक्रमणासाठी महत्त्वपूर्ण आहे, कारण त्यांनी अतिरिक्त वीज साठवली पाहिजे आणि पुरवठा आणि मागणी संतुलित केली पाहिजे.
हायब्रीड व्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो बॅटरीज सारख्या सर्व ऊर्जा साठवण प्रणालींमध्ये, सर्व व्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो बॅटरीज (VRFBs) त्यांच्या अनेक फायद्यांमुळे सर्वात प्रगत आहेत3 आणि दीर्घकालीन ऊर्जा साठवणुकीसाठी (~30 वर्षे) सर्वोत्तम उपाय मानल्या जातात.अक्षय ऊर्जा स्त्रोतांचा वापर 4.ली-आयन आणि लीड-ऍसिड बॅटरीसाठी $93-140/kWh आणि 279-420 USD/kWh च्या तुलनेत ऊर्जा आणि ऊर्जा घनता, जलद प्रतिसाद, दीर्घ आयुष्य आणि $65/kWh च्या तुलनेने कमी वार्षिक खर्चाच्या पृथक्करणामुळे हे घडते./kWh बॅटरीज अनुक्रमे ४.
तथापि, त्यांचे व्यापक व्यापारीकरण तुलनेने उच्च प्रणाली भांडवली खर्चामुळे बाधित होत आहे, मुख्यतः बॅटरी पॅक 4,5 मुळे.अशा प्रकारे, दोन अर्ध-सेल प्रतिक्रियांचे गतीशास्त्र वाढवून बॅटरी कार्यप्रदर्शन सुधारल्याने बॅटरीचा आकार कमी होऊ शकतो आणि त्यामुळे किंमत कमी होऊ शकते.म्हणून, इलेक्ट्रोडच्या डिझाइन, रचना आणि संरचनेवर अवलंबून, इलेक्ट्रोडच्या पृष्ठभागावर जलद इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण आवश्यक आहे, जे काळजीपूर्वक ऑप्टिमाइझ केले जाणे आवश्यक आहे.कार्बन-आधारित इलेक्ट्रोड्समध्ये चांगली रासायनिक आणि इलेक्ट्रोकेमिकल स्थिरता आणि चांगली विद्युत चालकता असली तरीही, उपचार न केल्यास, ऑक्सिजन कार्यात्मक गट आणि हायड्रोफिलिसिटी 7,8 च्या अनुपस्थितीमुळे त्यांची गती मंद होईल.त्यामुळे, विविध इलेक्ट्रोकॅटलिस्ट्सना कार्बन इलेक्ट्रोड्स, विशेषत: कार्बन नॅनोस्ट्रक्चर्स आणि मेटल ऑक्साईड्ससह एकत्र केले जाते, ज्यामुळे दोन्ही इलेक्ट्रोड्सचे गतीशास्त्र सुधारले जाते, ज्यामुळे व्हीआरएफबी इलेक्ट्रोड्सचे गतीशास्त्र वाढते.
फुलरीन फॅमिली वगळता कार्बन पेपर9, कार्बन नॅनोट्यूब 10,11,12,13, ग्राफीन-आधारित नॅनोस्ट्रक्चर14,15,16,17, कार्बन नॅनोफायबर्स18 आणि इतर 19,20,21,22,23 सारख्या अनेक कार्बन सामग्रीचा वापर केला गेला आहे. .C76 वरील आमच्या मागील अभ्यासात, आम्ही प्रथमच VO2+/VO2+ च्या दिशेने या फुलरीनची उत्कृष्ट इलेक्ट्रोकॅटॅलिटिक क्रियाकलाप नोंदवली, उष्णता-उपचार न केलेल्या आणि उपचार न केलेल्या कार्बन कापडाच्या तुलनेत, चार्ज हस्तांतरण प्रतिकार 99.5% आणि 97%24 ने कमी झाला.C76 च्या तुलनेत VO2+/VO2+ प्रतिक्रियेसाठी कार्बन सामग्रीची उत्प्रेरक कामगिरी तक्ता S1 मध्ये दर्शविली आहे.दुसरीकडे, CeO225, ZrO226, MoO327, NiO28, SnO229, Cr2O330 आणि WO331, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38 सारख्या अनेक मेटल ऑक्साईडचा वापर त्यांच्या वाढलेल्या ओलेपणामुळे आणि उच्च ऑक्सिजन सामग्रीमुळे केला जातो.गटटेबल S2 VO2+/VO2+ प्रतिक्रियेमध्ये या धातूच्या ऑक्साईड्सचे उत्प्रेरक कार्यप्रदर्शन दाखवते.WO3 कमी खर्चात, अम्लीय माध्यमातील उच्च स्थिरता आणि उच्च उत्प्रेरक क्रियाकलाप 31,32,33,34,35,36,37,38 यांमुळे मोठ्या संख्येने कामांमध्ये वापरले गेले आहे.तथापि, WO3 ने कॅथोड गतीशास्त्रात थोडीशी सुधारणा दर्शविली.WO3 ची चालकता सुधारण्यासाठी, सकारात्मक इलेक्ट्रोड क्रियाकलापांवर कमी टंगस्टन ऑक्साईड (W18O49) वापरण्याचा परिणाम तपासला गेला38.हायड्रेटेड टंगस्टन ऑक्साइड (HWO) ची VRFB ऍप्लिकेशन्समध्ये कधीही चाचणी केली गेली नाही, जरी निर्जल WOx39,40 च्या तुलनेत जलद कॅशन प्रसारामुळे सुपरकॅपेसिटर ऍप्लिकेशन्समध्ये उच्च क्रियाकलाप दिसून आला आहे.थर्ड जनरेशन ऑल-व्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो बॅटरी बॅटरीची कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी आणि इलेक्ट्रोलाइटमधील व्हॅनेडियम आयनची विद्राव्यता आणि स्थिरता सुधारण्यासाठी HCl आणि H2SO4 बनलेल्या मिश्र आम्ल इलेक्ट्रोलाइटचा वापर करते.तथापि, परजीवी क्लोरीन उत्क्रांती प्रतिक्रिया तिसऱ्या पिढीच्या तोट्यांपैकी एक बनली आहे, म्हणून क्लोरीन मूल्यमापन प्रतिक्रिया दाबण्याचे मार्ग शोधणे हे अनेक संशोधन गटांचे कार्य बनले आहे.
येथे, परजीवी क्लोरीन जमा करणे दाबून टाकताना कंपोझिटची विद्युत चालकता आणि इलेक्ट्रोड पृष्ठभागावरील रेडॉक्स प्रतिक्रिया गतिशास्त्र यांच्यातील संतुलन शोधण्यासाठी कार्बन कापड इलेक्ट्रोडवर जमा केलेल्या HWO/C76 संमिश्रांवर VO2+/VO2+ प्रतिक्रिया चाचण्या केल्या गेल्या.प्रतिक्रिया (KVR).हायड्रेटेड टंगस्टन ऑक्साईड (HWO) नॅनो कण एका साध्या हायड्रोथर्मल पद्धतीने संश्लेषित केले गेले.तिसर्‍या पिढीच्या VRFB (G3) चे अनुकरण करण्यासाठी आणि परजीवी क्लोरीन उत्क्रांती प्रतिक्रिया42 वर HWO चा परिणाम तपासण्यासाठी मिश्र आम्ल इलेक्ट्रोलाइट (H2SO4/HCl) मध्ये प्रयोग केले गेले.
व्हॅनेडियम(IV) सल्फेट ऑक्साईड हायड्रेट (VOSO4, 99.9%, अल्फा-एझर), सल्फ्यूरिक ऍसिड (H2SO4), हायड्रोक्लोरिक ऍसिड (HCl), डायमिथाइलफॉर्माईड (DMF, सिग्मा-अल्ड्रिच), पॉलीविनाइलिडीन फ्लोराईड (PVDF, सिग्मा-एल्ड्रिच), सॉलिडियम या अभ्यासात टंगस्टन ऑक्साईड डायहायड्रेट (Na2WO4, 99%, Sigma-Aldrich) आणि हायड्रोफिलिक कार्बन क्लॉथ ELAT (Fuel Cell Store) वापरले गेले.
हायड्रेटेड टंगस्टन ऑक्साइड (HWO) एका हायड्रोथर्मल अभिक्रियाद्वारे तयार केले गेले ज्यामध्ये रंगहीन द्रावण मिळेपर्यंत 2 ग्रॅम Na2WO4 मीठ 12 मिली HO मध्ये विरघळले गेले आणि नंतर हलके पिवळे निलंबन होईपर्यंत 12 मिली 2 एम एचसीएल ड्रॉपवाइज जोडले गेले. प्राप्त झाले होते.निलंबनहायड्रोथर्मल प्रतिक्रिया टेफ्लॉन लेपित स्टेनलेस स्टील ऑटोक्लेव्हमध्ये 180 ºC तापमानावर 3 तासांसाठी ओव्हनमध्ये केली गेली.हे अवशेष गाळणीद्वारे गोळा केले गेले, इथेनॉल आणि पाण्याने 3 वेळा धुवून, 70°C तापमानावर ~3 तासांसाठी ओव्हनमध्ये वाळवले आणि नंतर निळ्या-राखाडी HWO पावडर मिळविण्यासाठी ग्राउंड केले.
प्राप्त (उपचार न केलेले) कार्बन कापड इलेक्ट्रोड्स (सीसीटी) ज्या स्वरूपात ते प्राप्त झाले होते किंवा 450 डिग्री सेल्सिअस तापमानात 10 तासांसाठी हवेत 15 डिग्री सेल्सिअस/मिनिट गरम दराने उष्णता उपचार केले गेले होते. उपचारित UCC (TCC) मिळवा, s पूर्वीच्या कामाप्रमाणेच 24. UCC आणि TCC जवळजवळ 1.5 सेमी रुंद आणि 7 सेमी लांब इलेक्ट्रोडमध्ये कापले गेले.C76, HWO, HWO-10% C76, HWO-30% C76 आणि HWO-50% C76 चे निलंबन 20 मिलीग्राम सक्रिय सामग्री पावडर आणि PVDF बाईंडरचे 10 wt% (~2.22 mg) ~1 ml जोडून तयार केले गेले. DMF मध्ये तयार आणि एकसमानता सुधारण्यासाठी 1 तास sonicated.नंतर 2 मिलीग्राम C76, HWO आणि HWO-C76 कंपोझिट UCC सक्रिय इलेक्ट्रोड क्षेत्राच्या अंदाजे 1.5 सेमी 2 वर लागू केले गेले.सर्व उत्प्रेरक यूसीसी इलेक्ट्रोडवर लोड केले गेले आणि टीसीसीचा वापर केवळ तुलनात्मक हेतूंसाठी केला गेला, कारण आमच्या मागील कार्याने हे दर्शविले आहे की उष्णता उपचार आवश्यक नाही 24.अधिक एकसमानतेसाठी 100 μl निलंबन (लोड 2 मिग्रॅ) घासून इंप्रेशन सेटलिंग साध्य केले गेले.मग सर्व इलेक्ट्रोड रात्रभर ओव्हनमध्ये 60 डिग्री सेल्सिअस तापमानात वाळवले जातात.अचूक स्टॉक लोडिंग सुनिश्चित करण्यासाठी इलेक्ट्रोड आधी आणि नंतर मोजले जातात.एक विशिष्ट भौमितिक क्षेत्र (~1.5 सेमी 2) असण्यासाठी आणि केशिका प्रभावामुळे व्हॅनेडियम इलेक्ट्रोलाइटचा इलेक्ट्रोडमध्ये वाढ रोखण्यासाठी, सक्रिय सामग्रीवर पॅराफिनचा पातळ थर लावला गेला.
HWO पृष्ठभाग आकारविज्ञान निरीक्षण करण्यासाठी फील्ड उत्सर्जन स्कॅनिंग इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोप (FESEM, Zeiss SEM अल्ट्रा 60.5 kV) वापरला गेला.Feii8SEM (EDX, Zeiss AG) ने सुसज्ज असलेली एनर्जी डिस्पर्सिव्ह एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी UCC इलेक्ट्रोड्सवर HWO-50%C76 घटक मॅप करण्यासाठी वापरली गेली.200 kV च्या प्रवेगक व्होल्टेजवर कार्यरत उच्च रिझोल्यूशन ट्रान्समिशन इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोप (HR-TEM, JOEL JEM-2100) HWO कणांच्या उच्च रिझोल्यूशन प्रतिमा आणि विवर्तन रिंग मिळविण्यासाठी वापरला गेला.रिंगजीयूआय फंक्शन वापरून HWO डिफ्रॅक्शन रिंग्सचे विश्लेषण करण्यासाठी क्रिस्टलोग्राफिक टूल बॉक्स (CrysTBox) सॉफ्टवेअर वापरा आणि परिणामांची XRD मॉडेलसह तुलना करा.UCC आणि TCC ची रचना आणि ग्राफिटायझेशन एक्स-रे डिफ्रॅक्शन (XRD) द्वारे 5° ते 70° पर्यंत 2.4°/मिनिट स्कॅन दराने Cu Kα (λ = 1.54060 Å) सह पॅनॅलिटिकल एक्स-रे डिफ्रॅक्टोमीटर वापरून निर्धारित केले गेले.(मॉडेल 3600).XRD HWO चे क्रिस्टल स्ट्रक्चर आणि टप्पे दाखवते.PANalytical X'Pert HighScore सॉफ्टवेअरचा वापर डेटाबेस45 मध्ये उपलब्ध असलेल्या टंगस्टन ऑक्साइड नकाशांशी HWO शिखरांशी जुळण्यासाठी केला गेला.TEM परिणामांसह HWO परिणामांची तुलना करा.HWO नमुन्यांची रासायनिक रचना आणि स्थिती एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (XPS, ESCALAB 250Xi, ThermoScientific) द्वारे निर्धारित केली गेली.CASA-XPS सॉफ्टवेअर (v 2.3.15) पीक डिकॉनव्होल्यूशन आणि डेटा विश्लेषणासाठी वापरले गेले.HWO आणि HWO-50% C76 चे पृष्ठभाग कार्यात्मक गट निर्धारित करण्यासाठी फूरियर ट्रान्सफॉर्म इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी (एफटीआयआर, पर्किन एल्मर वर्ग KBr FTIR स्पेक्ट्रोमीटर वापरून) मोजमाप केले गेले.XPS परिणामांसह परिणामांची तुलना करा.इलेक्ट्रोडच्या ओलेपणाचे वैशिष्ट्य दर्शवण्यासाठी संपर्क कोन मोजमाप (KRUSS DSA25) देखील वापरले गेले.
सर्व इलेक्ट्रोकेमिकल मापनांसाठी, बायोलॉजिक एसपी 300 वर्कस्टेशन वापरले गेले.चक्रीय व्होल्टमेट्री (CV) आणि इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिबाधा स्पेक्ट्रोस्कोपी (EIS) चा वापर VO2+/VO2+ रेडॉक्स प्रतिक्रियेचे इलेक्ट्रोड गतिशास्त्र आणि प्रतिक्रिया दरावर अभिकर्मक प्रसार (VOSO4 (VO2+)) च्या प्रभावाचा अभ्यास करण्यासाठी केला गेला.दोन्ही तंत्रज्ञान 1 M H2SO4 + 1 M HCl (मिश्र आम्ल) मध्ये विरघळलेल्या 0.1 M VOSO4 (V4+) च्या इलेक्ट्रोलाइट एकाग्रतेसह तीन-इलेक्ट्रोड सेल वापरतात.सादर केलेला सर्व इलेक्ट्रोकेमिकल डेटा IR दुरुस्त केला आहे.संतृप्त कॅलोमेल इलेक्ट्रोड (SCE) आणि प्लॅटिनम (Pt) कॉइल अनुक्रमे संदर्भ आणि काउंटर इलेक्ट्रोड म्हणून वापरले गेले.CV साठी, VO2+/VO2+ साठी SCE च्या तुलनेत संभाव्य विंडो (0–1) V वर 5, 20 आणि 50 mV/s चे स्कॅन दर (ν) लागू केले गेले, नंतर SHE स्केल टू प्लॉट (VSCE = 0.242) वर दुरुस्त केले. HSE च्या सापेक्ष V).इलेक्ट्रोड क्रियाकलाप टिकवून ठेवण्यासाठी, CV रीसायकल UCC, TCC, UCC-C76, UCC-HWO आणि UCC-HWO-50% C76 वर ν समान 5 mV/s वर केले गेले.VO2+/VO2+ रेडॉक्स प्रतिक्रियेसाठी EIS मापनांसाठी, 0.01-105 Hz ची वारंवारता श्रेणी आणि 10 mV चे ओपन सर्किट व्होल्टेज (OCV) डिस्टर्बन्स वापरले गेले.परिणामांची सुसंगतता सुनिश्चित करण्यासाठी प्रत्येक प्रयोग 2-3 वेळा पुनरावृत्ती करण्यात आला.विषम दर स्थिरांक (k0) निकोल्सन पद्धती 46,47 द्वारे प्राप्त केले गेले.
हायड्रेटेड टंगस्टन ऑक्साइड (HVO) हायड्रोथर्मल पद्धतीने यशस्वीरित्या संश्लेषित केले गेले आहे.अंजीर मध्ये SEM प्रतिमा.1a दर्शविते की जमा केलेल्या HWO मध्ये 25-50 nm च्या श्रेणीतील कण आकारांसह नॅनोकणांचे समूह असतात.
HWO चा एक्स-रे डिफ्रॅक्शन पॅटर्न अनुक्रमे ~23.5° आणि ~47.5° वर शिखरे (001) आणि (002) दर्शवितो, जे नॉनस्टोइचियोमेट्रिक WO2.63 (W32O84) (PDF 077–0810, a = 21.4°) चे वैशिष्ट्य आहेत. b = 17.8 Å, c = 3.8 Å, α = β = γ = 90°), जे त्याच्या उघड निळ्या रंगाशी संबंधित आहे (Fig. 1b)48,49.इतर शिखरे अंदाजे 20.5°, 27.1°, 28.1°, 30.8°, 35.7°, 36.7° आणि 52.7° (140), (620), (350), (720), (740), (560) येथे आहेत.आणि (970) विवर्तन विमाने, अनुक्रमे, 49 ऑर्थोम्बिक WO2.63.सोनगारा वगैरे.43 ने पांढरे उत्पादन मिळविण्यासाठी समान कृत्रिम पद्धत वापरली, ज्याचे श्रेय WO3(H2O)0.333 च्या उपस्थितीला दिले गेले.तथापि, या कामात, भिन्न परिस्थितींमुळे, एक निळा-राखाडी उत्पादन प्राप्त झाले, जे Å मध्ये WO3(H2O)0.333 (PDF 087-1203, a = 7.3 Å, b = 12.5 Å, c = 7.7 ) चे सहअस्तित्व दर्शवते. , α = β = γ = 90°) आणि टंगस्टन ऑक्साईडचे कमी झालेले स्वरूप.X'Pert HighScore सॉफ्टवेअरसह अर्ध-परिमाणात्मक विश्लेषणाने 26% WO3(H2O)0.333: 74% W32O84 दाखवले.W32O84 मध्ये W6+ आणि W4+ (1.67:1 W6+:W4+) असल्याने, W6+ आणि W4+ ची अंदाजे सामग्री अनुक्रमे 72% W6+ आणि 28% W4+ आहे.SEM प्रतिमा, न्यूक्लियस स्तरावर 1-सेकंद XPS स्पेक्ट्रा, TEM प्रतिमा, FTIR स्पेक्ट्रा आणि C76 कणांचे रमन स्पेक्ट्रा आमच्या मागील पेपर24 मध्ये सादर केले गेले.Kawada et al.50,51 नुसार, C76 चा एक्स-रे डिफ्रॅक्शन पॅटर्न टोल्युइन काढून टाकल्यानंतर FCC ची मोनोक्लिनिक रचना दर्शवितो.
अंजीर मध्ये SEM प्रतिमा.2a आणि b HWO आणि HWO-50%C76 चे UCC इलेक्ट्रोड्सच्या कार्बन तंतूंवर आणि दरम्यानचे यशस्वी निक्षेप दर्शवितात.अंजीर 2c मधील SEM प्रतिमेमध्ये टंगस्टन, कार्बन आणि ऑक्सिजनचे एलिमेंटल मॅपिंग अंजीरमध्ये दाखवले आहे.2d–f हे दर्शविते की टंगस्टन आणि कार्बन इलेक्ट्रोडच्या पृष्ठभागावर एकसमानपणे मिसळलेले आहेत (समान वितरण दर्शवित आहे) आणि संमिश्र समान रीतीने जमा होत नाही.पर्जन्य पद्धतीच्या स्वरूपामुळे.
जमा केलेल्या HWO कण (a) आणि HWO-C76 कण (b) च्या SEM प्रतिमा.इमेज (c) मधील क्षेत्र वापरून HWO-C76 वर अपलोड केलेले EDX मॅपिंग नमुन्यातील टंगस्टन (d), कार्बन (e), आणि ऑक्सिजन (f) चे वितरण दर्शवते.
HR-TEM चा वापर हाय मॅग्निफिकेशन इमेजिंग आणि क्रिस्टलोग्राफिक माहितीसाठी केला गेला (आकृती 3).HWO आकृती 3a मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे आणि आकृती 3b मध्ये अधिक स्पष्टपणे दर्शविल्याप्रमाणे नॅनोक्यूब मॉर्फोलॉजी प्रदर्शित करते.निवडलेल्या क्षेत्राच्या विवर्तनासाठी नॅनोक्यूबचे मोठेीकरण करून, ब्रॅगच्या नियमाचे समाधान करणारी जाळीची रचना आणि विवर्तन विमाने आकृती 3c मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे दृश्यमान केली जाऊ शकतात, सामग्रीच्या स्फटिकतेची पुष्टी करतात.आकृती 3c च्या इनसेटमध्ये अनुक्रमे WO3(H2O)0.333 आणि W32O84, 43, 44, 49 टप्प्यांमधील (022) आणि (620) विवर्तन समतलांशी संबंधित अंतर d 3.3 Å दर्शविते.हे वरील XRD विश्लेषण (Fig. 1b) शी सुसंगत आहे कारण निरीक्षण केलेले ग्रेटिंग प्लेन अंतर d (Fig. 3c) HWO नमुन्यातील सर्वात मजबूत XRD शिखराशी संबंधित आहे.नमुना रिंग देखील अंजीर मध्ये दर्शविले आहेत.3d, जिथे प्रत्येक रिंग वेगळ्या विमानाशी संबंधित आहे.WO3(H2O)0.333 आणि W32O84 विमाने अनुक्रमे पांढर्‍या आणि निळ्या रंगात आहेत आणि त्यांच्याशी संबंधित XRD शिखरे देखील चित्र 1b मध्ये दर्शविली आहेत.रिंग पॅटर्नमध्ये दर्शविलेले पहिले रिंग (022) किंवा (620) विवर्तन समतलातील क्ष-किरण पॅटर्नमधील पहिल्या चिन्हांकित शिखराशी संबंधित आहे.(022) ते (402) रिंग्ज, 3.30, 3.17, 2.38, 1.93 आणि 1.69 Å चे d-अंतर आढळले, जे 3.30, 3.17, 2.45, 1.663 आणि .1. च्या XRD मूल्यांशी सुसंगत आहेत.Å, 44, 45, अनुक्रमे.
(a) HWO ची HR-TEM प्रतिमा, (b) एक मोठी प्रतिमा दर्शवते.ग्रेटिंग प्लेनच्या प्रतिमा (c) मध्ये दर्शविल्या आहेत, आणि इनसेट (c) विमानांची मोठी प्रतिमा आणि (002) आणि (620) विमानांशी संबंधित अंतराल d 0.33 nm दर्शविते.(d) HWO रिंग पॅटर्न WO3(H2O)0.333 (पांढरा) आणि W32O84 (निळा) टप्प्यांशी संबंधित विमाने दर्शवितो.
टंगस्टनची पृष्ठभागाची रसायनशास्त्र आणि ऑक्सिडेशन स्थिती निर्धारित करण्यासाठी XPS विश्लेषण केले गेले (आकडे S1 आणि 4).संश्लेषित HWO च्या विस्तृत-श्रेणी XPS स्कॅनचा स्पेक्ट्रम अंजीर मध्ये दर्शविला आहे.S1, टंगस्टनची उपस्थिती दर्शविते.मुख्य W 4f आणि O 1s स्तरांचा XPS अरुंद-स्कॅन स्पेक्ट्रा अंजीर मध्ये दर्शविला आहे.4a आणि b, अनुक्रमे.W 4f स्पेक्ट्रम W ऑक्सिडेशन अवस्थेच्या बंधनकारक ऊर्जेशी संबंधित दोन स्पिन-ऑर्बिट दुप्पटांमध्ये विभागलेला आहे. 37.8 आणि 35.6 eV च्या बंधनकारक उर्जेवर W 4f5/2 आणि W 4f7/2 शिखरे W6+ ची आहेत आणि शिखरे W. 36.6 आणि 34.9 eV वर 4f5/2 आणि W 4f7/2 हे अनुक्रमे W4+ स्थितीचे वैशिष्ट्य आहेत.ऑक्सिडेशन स्थिती (W4+) ची उपस्थिती नॉन-स्टोइचिओमेट्रिक WO2.63 च्या निर्मितीची पुष्टी करते, तर W6+ ची उपस्थिती WO3(H2O)0.333 मुळे स्टोचिओमेट्रिक WO3 दर्शवते.फिट केलेल्या डेटावरून असे दिसून आले की W6+ आणि W4+ ची अणु टक्केवारी अनुक्रमे 85% आणि 15% होती, जी दोन तंत्रज्ञानांमधील फरक लक्षात घेऊन, XRD डेटावरून अंदाजित मूल्यांच्या तुलनेने जवळ होती.दोन्ही पद्धती कमी अचूकतेसह परिमाणात्मक माहिती प्रदान करतात, विशेषतः XRD.याव्यतिरिक्त, दोन पद्धती सामग्रीच्या वेगवेगळ्या भागांचे विश्लेषण करतात कारण XRD ही मोठ्या प्रमाणात पद्धत आहे तर XPS ही पृष्ठभागाची पद्धत आहे जी फक्त काही नॅनोमीटरपर्यंत पोहोचते.O 1s स्पेक्ट्रम 533 (22.2%) आणि 530.4 eV (77.8%) वर दोन शिखरांमध्ये विभाजित होतो.पहिला OH शी संबंधित आहे आणि दुसरा WO मधील जाळीतील ऑक्सिजन बंधांशी संबंधित आहे.ओएच फंक्शनल गटांची उपस्थिती एचडब्ल्यूओच्या हायड्रेशन गुणधर्मांशी सुसंगत आहे.
हायड्रेटेड HWO संरचनेत कार्यात्मक गट आणि समन्वित पाण्याच्या रेणूंची उपस्थिती तपासण्यासाठी या दोन नमुन्यांवर FTIR विश्लेषण देखील केले गेले.परिणाम दर्शविते की HWO-50% C76 नमुना आणि FT-IR HWO परिणाम HWO च्या उपस्थितीमुळे सारखेच दिसतात, परंतु विश्लेषणाच्या तयारी दरम्यान वापरल्या जाणार्‍या वेगवेगळ्या नमुन्यांमुळे शिखरांची तीव्रता भिन्न असते (चित्र 5a). ).HWO-50% C76 टंगस्टन ऑक्साइड शिखर वगळता सर्व फुलरीन 24 शिखरे दर्शविली आहेत.अंजीर मध्ये तपशीलवार.5a दर्शविते की दोन्ही नमुने ~710/cm वर एक अतिशय मजबूत ब्रॉड बँड प्रदर्शित करतात, HWO जाळीच्या संरचनेत OWO स्ट्रेचिंग कंपनांचे श्रेय, आणि ~840/cm वर मजबूत खांदा, WO ला श्रेय दिले जाते.~1610/cm वरील तीक्ष्ण बँड OH च्या वाकणार्‍या कंपनाशी संबंधित आहे आणि ~3400/cm वरील रुंद अवशोषण बँड हायड्रॉक्सिल ग्रुप43 मधील ओएचच्या स्ट्रेचिंग कंपनाशी संबंधित आहे.हे परिणाम अंजीर 4b मधील XPS स्पेक्ट्रमशी सुसंगत आहेत, जेथे WO कार्यात्मक गट VO2+/VO2+ प्रतिक्रियेसाठी सक्रिय साइट प्रदान करू शकतो.
HWO आणि HWO-50% C76 (a) चे FTIR विश्लेषण कार्यात्मक गट आणि संपर्क कोन मोजमाप दर्शविते (b, c).
OH गट VO2+/VO2+ प्रतिक्रिया देखील उत्प्रेरित करू शकतो, ज्यामुळे इलेक्ट्रोडची हायड्रोफिलिसिटी वाढते, ज्यामुळे प्रसार आणि इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण दरांना चालना मिळते.HWO-50% C76 नमुना आकृतीमध्ये दर्शविल्याप्रमाणे अतिरिक्त C76 शिखर दर्शवितो.~2905, 2375, 1705, 1607, आणि 1445 cm3 ची शिखरे अनुक्रमे CH, O=C=O, C=O, C=C आणि CO स्ट्रेचिंग कंपनांना नियुक्त केली जाऊ शकतात.हे सर्वज्ञात आहे की ऑक्सिजन कार्यात्मक गट C=O आणि CO व्हॅनेडियमच्या रेडॉक्स प्रतिक्रियांसाठी सक्रिय केंद्र म्हणून काम करू शकतात.दोन इलेक्ट्रोडच्या ओलेपणाची चाचणी आणि तुलना करण्यासाठी, चित्र 5b, c मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे संपर्क कोन मोजमाप वापरले गेले.HWO इलेक्ट्रोड ताबडतोब पाण्याचे थेंब शोषून घेते, जे उपलब्ध OH कार्यात्मक गटांमुळे सुपरहायड्रोफिलिसिटी दर्शवते.HWO-50% C76 अधिक हायड्रोफोबिक आहे, 10 सेकंदांनंतर सुमारे 135° संपर्क कोन आहे.तथापि, इलेक्ट्रोकेमिकल मापनांमध्ये, HWO-50% C76 इलेक्ट्रोड एका मिनिटापेक्षा कमी वेळेत पूर्णपणे ओले झाले.ओलेपणाचे मोजमाप XPS आणि FTIR परिणामांशी सुसंगत आहे, हे सूचित करते की HWO पृष्ठभागावरील अधिक OH गट ते तुलनेने अधिक हायड्रोफिलिक बनवतात.
HWO आणि HWO-C76 नॅनोकॉम्पोझिट्सच्या VO2+/VO2+ प्रतिक्रियांची चाचणी घेण्यात आली आणि अशी अपेक्षा होती की HWO मिश्रित ऍसिडमध्ये VO2+/VO2+ प्रतिक्रियांदरम्यान होणारी क्लोरीन वायूची उत्क्रांती रोखेल, तर C76 पुढे इच्छित VO2+/ VO2 उत्प्रेरित करेल.10%, 30% आणि 50% C76 असलेले HWO निलंबन UCC इलेक्ट्रोड्सवर सुमारे 2 mg/cm2 च्या एकूण लोडसह लागू केले गेले.
अंजीर मध्ये दाखवल्याप्रमाणे.6, इलेक्ट्रोड पृष्ठभागावरील VO2+/VO2+ प्रतिक्रियेचे गतीशास्त्र मिश्र आम्लीय इलेक्ट्रोलाइट्समध्ये CV वापरून तपासले गेले.ΔEp आणि Ipa/Ipc ची तुलना सुलभ करण्यासाठी प्रवाह I/Ipa म्हणून दाखवले आहेत.विविध उत्प्रेरक थेट आकृतीतून मिळवले जातात.वर्तमान क्षेत्र युनिट डेटा आकृती 2S मध्ये दर्शविला आहे.अंजीर वर.आकृती 6a दाखवते की HWO इलेक्ट्रोड पृष्ठभागावरील VO2+/VO2+ रेडॉक्स प्रतिक्रियेचा इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण दर किंचित वाढवते आणि परजीवी क्लोरीन उत्क्रांतीची प्रतिक्रिया दाबते.तथापि, C76 इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण दर लक्षणीयरीत्या वाढवते आणि क्लोरीन उत्क्रांती प्रतिक्रिया उत्प्रेरित करते.म्हणून, HWO आणि C76 च्या योग्य रचना असलेल्या कॉम्प्लेक्समध्ये सर्वोत्तम क्रियाकलाप आणि क्लोरीन प्रतिक्रिया रोखण्याची सर्वोच्च क्षमता असावी.असे आढळून आले की C76 सामग्री वाढविल्यानंतर, इलेक्ट्रोडची इलेक्ट्रोकेमिकल क्रिया सुधारली, जसे की ΔEp मध्ये घट आणि Ipa/Ipc प्रमाण (टेबल S3) मध्ये वाढ झाल्यामुळे दिसून येते.अंजीर 6d (टेबल S3) मधील Nyquist प्लॉटमधून काढलेल्या RCT मूल्यांनी देखील याची पुष्टी केली आहे, जेथे C76 च्या वाढत्या सामग्रीसह RCT मूल्ये कमी झाल्याचे आढळून आले.हे परिणाम लीच्या अभ्यासाशी सुसंगत आहेत ज्यात मेसोपोरस कार्बन मेसोपोरस WO3 मध्ये जोडल्याने VO2+/VO2+35 वरील चार्ज ट्रान्सफर किनेटिक्स सुधारले.हे सूचित करते की सकारात्मक प्रतिक्रिया इलेक्ट्रोडच्या चालकतेवर अधिक अवलंबून असू शकते (C=C बाँड)18,24,35,36,37.[VO(H2O)5]2+ आणि [VO2(H2O)4]+ मधील समन्वय भूमितीतील बदलामुळे, C76 देखील ऊती ऊर्जा कमी करून प्रतिसाद ओव्हरस्ट्रेन कमी करू शकतो.तथापि, हे HWO इलेक्ट्रोडसह शक्य होणार नाही.
(a) 0.1 M VOSO4/1 M H2SO4 + 1 M HCl इलेक्ट्रोलाइट (ν = 5 mV/s वर) VO2+/VO2+ प्रतिक्रियांमध्ये भिन्न HWO:C76 गुणोत्तरांसह UCC आणि HWO-C76 संमिश्रांचे चक्रीय व्होल्टमेट्रिक वर्तन.(b) रँडल्स-सेव्हचिक आणि (c) निकोल्सनची VO2+/VO2+ पद्धत प्रसार कार्यक्षमतेचा अंदाज लावण्यासाठी आणि k0 मूल्ये मिळवण्यासाठी (d).
HWO-50% C76 ने VO2+/VO2+ प्रतिक्रियेसाठी C76 सारखीच इलेक्ट्रोकॅटॅलिटिक क्रिया दाखवली नाही तर, अधिक मनोरंजकपणे, आकृतीमध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, C76 च्या तुलनेत क्लोरीन वायूची उत्क्रांती देखील दडपली.6a, अंजीर मध्ये लहान अर्धवर्तुळ दर्शविण्याव्यतिरिक्त.6 ग्रॅम (कमी आरसीटी).C76 ने HWO-50% C76 (टेबल S3) पेक्षा जास्त स्पष्ट Ipa/Ipc दर्शवले, सुधारित प्रतिक्रिया उलटक्षमतेमुळे नाही, परंतु SHE च्या तुलनेत 1.2 V वर क्लोरीन कमी करण्याच्या शिखरावर आच्छादित झाल्यामुळे.HWO-50% C76 च्या सर्वोत्तम कामगिरीचे श्रेय नकारात्मक चार्ज केलेले उच्च प्रवाहकीय C76 आणि HWO वरील W-OH ची उच्च ओलेपणा आणि उत्प्रेरक कार्यक्षमता यांच्यातील समन्वयाला दिले जाते.कमी क्लोरीन उत्सर्जन पूर्ण सेलची चार्जिंग कार्यक्षमता सुधारेल, तर सुधारित गतीशास्त्र पूर्ण सेल व्होल्टेजची कार्यक्षमता वाढवेल.
समीकरण S1 नुसार, प्रसाराद्वारे नियंत्रित अर्ध-परत करता येण्याजोग्या (तुलनेने हळू इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण) प्रतिक्रियेसाठी, पीक करंट (IP) इलेक्ट्रॉन (n), इलेक्ट्रोड क्षेत्र (A), प्रसार गुणांक (D), संख्या यावर अवलंबून असतो. इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण गुणांक (α) आणि स्कॅनिंग गती (ν).चाचणी केलेल्या सामग्रीच्या प्रसार नियंत्रित वर्तनाचा अभ्यास करण्यासाठी, IP आणि ν1/2 मधील संबंध प्लॉट केले गेले आणि अंजीर 6b मध्ये दर्शविले गेले.सर्व साहित्य एक रेखीय संबंध दर्शवित असल्याने, प्रतिक्रिया प्रसाराद्वारे नियंत्रित केली जाते.VO2+/VO2+ प्रतिक्रिया अर्ध-उलट करता येण्यासारखी असल्याने, रेषेचा उतार हा प्रसार गुणांक आणि α (समीकरण S1) च्या मूल्यावर अवलंबून असतो.स्थिर प्रसार गुणांक (≈ 4 × 10–6 cm2/s)52 मुळे, रेषेच्या उतारातील फरक थेट α ची भिन्न मूल्ये दर्शवतो आणि म्हणून C76 आणि HWO -50 सह इलेक्ट्रोड पृष्ठभागावर इलेक्ट्रॉन हस्तांतरणाचे भिन्न दर दर्शवितात. % C76, सर्वात उंच उतार (सर्वोच्च इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण दर) प्रदर्शित करते.
टेबल S3 (Fig. 6d) मध्ये दर्शविलेल्या गणना केलेल्या लो-फ्रिक्वेंसी वॉरबर्ग स्लोप (W) मध्ये सर्व सामग्रीसाठी 1 च्या जवळपास मूल्ये आहेत, जे रेडॉक्स कणांचे परिपूर्ण प्रसार दर्शवतात आणि CV साठी IP विरुद्ध ν1/2 च्या रेखीय वर्तनाची पुष्टी करतात.मोजमापHWO-50% C76 साठी, वॉरबर्ग उतार एकतेपासून 1.32 पर्यंत विचलित होतो, जे केवळ अर्ध-अनंत प्रसरण अभिक्रिया (VO2+) पासून योगदान सूचित करते, परंतु इलेक्ट्रोड सच्छिद्रतेमुळे प्रसार वर्तनात शक्यतो पातळ-थर वर्तन देखील सूचित करते.
VO2+/VO2+ रेडॉक्स प्रतिक्रियेच्या प्रत्यावर्तनीयतेचे (इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण दर) अधिक विश्लेषण करण्यासाठी, मानक दर स्थिरांक k041.42 निश्चित करण्यासाठी निकोल्सन अर्ध-पलटण्यायोग्य प्रतिक्रिया पद्धत देखील वापरली गेली.हे S2 समीकरण वापरून ν−1/2 चे कार्य म्हणून ΔEp चे कार्य म्हणून Ψ डायमेंशनलेस काइनेटिक पॅरामीटर प्लॉट करून केले जाते.टेबल S4 प्रत्येक इलेक्ट्रोड सामग्रीसाठी परिणामी Ψ मूल्ये दर्शविते.प्रत्येक प्लॉटच्या उतारासाठी S3 समीकरण वापरून k0 × 104 cm/s (प्रत्येक पंक्तीच्या पुढे लिहिलेले आणि टेबल S4 मध्ये सादर केलेले) मिळविण्यासाठी परिणाम (आकृती 6c) तयार करा.HWO-50% C76 मध्ये सर्वात जास्त उतार (Fig. 6c) असल्याचे आढळून आले आणि म्हणूनच सर्वोच्च k0 मूल्य 2.47 × 10–4 cm/s.याचा अर्थ हा इलेक्ट्रोड आकृती 6a आणि d आणि टेबल S3 मधील CV आणि EIS परिणामांशी सुसंगत वेगवान गतीशास्त्र प्रदान करतो.याव्यतिरिक्त, RCT मूल्ये (टेबल S3) वापरून समीकरण S4 च्या Nyquist प्लॉट्स (Fig. 6d) वरून k0 मूल्ये देखील प्राप्त केली गेली.EIS चे हे k0 परिणाम सारणी S4 मध्ये सारांशित केले आहेत आणि हे देखील दर्शविते की HWO-50% C76 हे सिनेर्जिस्टिक प्रभावामुळे सर्वाधिक इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण दर प्रदर्शित करते.जरी k0 चे मूल्य प्रत्येक पद्धतीच्या भिन्न उत्पत्तीमुळे भिन्न असले तरीही, तरीही ते समानतेचा क्रम दर्शविते आणि सुसंगतता दर्शवते.
प्राप्त करता येणारे उत्कृष्ट गतिशास्त्र पूर्णपणे समजून घेण्यासाठी, इष्टतम इलेक्ट्रोड सामग्रीची अनइन्सुलेटेड यूसीसी आणि टीसीसी इलेक्ट्रोडसह तुलना करणे महत्त्वाचे आहे.VO2+/VO2+ प्रतिक्रियेसाठी, HWO-C76 ने केवळ सर्वात कमी ΔEp आणि चांगली उलटता दाखवली नाही, तर TCC च्या तुलनेत परजीवी क्लोरीन उत्क्रांती प्रतिक्रिया देखील लक्षणीयरीत्या दडपली आहे, OHA (चित्र 4) च्या तुलनेत 1.45 V वर लक्षणीय वर्तमान घट दर्शविल्याप्रमाणे. 7a).स्थिरतेच्या दृष्टीने, आम्ही असे गृहीत धरले की HWO-50% C76 भौतिकदृष्ट्या स्थिर आहे कारण उत्प्रेरक PVDF बाईंडरमध्ये मिसळले गेले आणि नंतर कार्बन कापड इलेक्ट्रोडवर लागू केले गेले.UCC साठी 50 mV च्या तुलनेत, HWO-50% C76 ने 150 चक्रांनंतर 44 mV चे शिखर शिफ्ट दाखवले (अधोगती दर 0.29 mV/चक्र) (आकृती 7b).हा मोठा फरक असू शकत नाही, परंतु UCC इलेक्ट्रोड्सचे गतिशास्त्र खूप मंद असते आणि सायकल चालवताना ते खराब होते, विशेषत: पाठीच्या प्रतिक्रियेसाठी.जरी TCC ची प्रत्यावर्तनक्षमता UCC पेक्षा खूपच चांगली असली तरी, TCC मध्ये 150 चक्रांनंतर 73 mV चे मोठे शिखर शिफ्ट असल्याचे आढळून आले, जे त्याच्या पृष्ठभागावरून मोठ्या प्रमाणात क्लोरीन सोडल्यामुळे असू शकते.उत्प्रेरक इलेक्ट्रोडच्या पृष्ठभागावर चांगले चिकटते याची खात्री करण्यासाठी.चाचणी केलेल्या सर्व इलेक्ट्रोड्सवर पाहिल्याप्रमाणे, समर्थित उत्प्रेरक नसलेले देखील सायकलिंग अस्थिरतेचे वेगवेगळे अंश प्रदर्शित करतात, असे सूचित करतात की सायकलिंग दरम्यान पीक सेपरेशनमधील बदल उत्प्रेरक विभक्त होण्याऐवजी रासायनिक बदलांमुळे भौतिक निष्क्रियतेमुळे होतात.तसेच, जर उत्प्रेरक कणांची मोठी मात्रा इलेक्ट्रोडच्या पृष्ठभागापासून वेगळे करायची असेल, तर यामुळे पीक सेपरेशनमध्ये लक्षणीय वाढ होईल (फक्त 44 mV नाही), कारण सब्सट्रेट (UCC) VO2+/VO2+ साठी तुलनेने निष्क्रिय आहे. रेडॉक्स प्रतिक्रिया.
CCC च्या संदर्भात इष्टतम इलेक्ट्रोड सामग्रीच्या रेडॉक्स प्रतिक्रिया VO2+/VO2+ (b) ची CV (a) आणि स्थिरता यांची तुलना.इलेक्ट्रोलाइट 0.1 M VOSO4/1 M H2SO4 + 1 M HCl मध्ये, सर्व CVs ν = 5 mV/s समान आहेत.
VRFB तंत्रज्ञानाचे आर्थिक आकर्षण वाढवण्यासाठी, उच्च ऊर्जा कार्यक्षमता प्राप्त करण्यासाठी व्हॅनेडियम रेडॉक्स प्रतिक्रियाचे गतीशास्त्र सुधारणे आणि समजून घेणे आवश्यक आहे.संमिश्र HWO-C76 तयार केले गेले आणि त्यांचा VO2+/VO2+ प्रतिक्रियेवरील इलेक्ट्रोकॅटॅलिटिक प्रभावाचा अभ्यास करण्यात आला.HWO ने किंचित गतीशील वाढ दर्शविली परंतु मिश्र आम्लीय इलेक्ट्रोलाइट्समध्ये क्लोरीन उत्क्रांती लक्षणीयरीत्या दाबली.HWO: C76 चे विविध गुणोत्तर HWO-आधारित इलेक्ट्रोड्सचे गतीशास्त्र अधिक अनुकूल करण्यासाठी वापरले गेले.C76 ची सामग्री HWO मध्ये वाढवल्याने सुधारित इलेक्ट्रोडवरील VO2+/VO2+ प्रतिक्रियेचे इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण गतिशास्त्र सुधारू शकते, त्यापैकी HWO-50% C76 ही सर्वोत्तम सामग्री आहे कारण ती चार्ज ट्रान्सफर प्रतिरोध कमी करते आणि क्लोरीन वायू उत्क्रांती कमी करते. C76.आणि TCC सोडले जातात.हे C=C sp2 संकरीकरण, OH आणि W-OH फंक्शनल गटांमधील समन्वयात्मक प्रभावामुळे होते.HWO-50% C76 चा ऱ्हास दर एकाधिक सायकलिंग अंतर्गत 0.29mV/सायकल असल्याचे आढळून आले, तर UCC आणि TCC अनुक्रमे 0.33mV/चक्र आणि 0.49mV/चक्र आहेत, ज्यामुळे ते मिश्र आम्ल इलेक्ट्रोलाइट्समध्ये खूप स्थिर होते.सादर केलेले परिणाम वेगवान गतीशास्त्र आणि उच्च स्थिरतेसह VO2+/VO2+ प्रतिक्रियेसाठी उच्च कार्यक्षमता इलेक्ट्रोड सामग्री यशस्वीरित्या ओळखतात.यामुळे आउटपुट व्होल्टेज वाढेल, ज्यामुळे VRFB ची उर्जा कार्यक्षमता सुधारेल, ज्यामुळे त्याच्या भविष्यातील व्यापारीकरणाची किंमत कमी होईल.
सध्याच्या अभ्यासात वापरलेले आणि/किंवा विश्लेषण केलेले डेटासेट संबंधित लेखकांकडून वाजवी विनंतीवर उपलब्ध आहेत.
लुडरर जी. आणि इतर.ग्लोबल लो-कार्बन एनर्जी परिदृश्यांमध्ये पवन आणि सौर उर्जेचा अंदाज लावणे: एक परिचय.ऊर्जा अर्थशास्त्र.६४, ५४२–५५१.https://doi.org/10.1016/j.eneco.2017.03.027 (2017).
ली, एचजे, पार्क, एस. आणि किम, एच. व्हॅनेडियम मॅंगनीज रेडॉक्स फ्लो बॅटरीच्या कार्यक्षमतेवर MnO2 जमा होण्याच्या परिणामाचे विश्लेषण.जे. इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री.समाज165(5), A952-A956.https://doi.org/10.1149/2.0881805jes (2018).
शाह, एए, टांगिराला, आर., सिंग, आर., विल्स, आरजीए आणि वॉल्श, ऑल-व्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो बॅटरीसाठी एफके डायनॅमिक युनिट सेल मॉडेल.जे. इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री.समाज158(6), A671.https://doi.org/10.1149/1.3561426 (2011).
Gandomi, YA, Aaron, DS, Zawodzinski, TA, आणि Mench, MM ऑल-व्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो बॅटरीसाठी इन-सिटू संभाव्य वितरण मापन आणि सत्यापन मॉडेल.जे. इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री.समाज163(1), A5188-A5201.https://doi.org/10.1149/2.0211601jes (2016).
सुशिमा, एस. आणि सुझुकी, टी. इलेक्ट्रोड स्ट्रक्चर ऑप्टिमाइझ करण्यासाठी इंटरडिजिटेटेड फ्लक्स फील्डसह व्हॅनेडियम रेडॉक्स बॅटरीचे मॉडेलिंग आणि सिम्युलेशन.जे. इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री.समाज167(2), 020553. https://doi.org/10.1149/1945-7111/ab6dd0 (2020).
सन, बी. आणि स्किलस-कझाकोस, एम. व्हॅनेडियम रेडॉक्स बॅटरीजमध्ये ऍप्लिकेशनसाठी ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड मटेरिअल्सचे बदल – I. उष्णता उपचार.इलेक्ट्रोकेमिस्ट्रीActa 37(7), 1253–1260.https://doi.org/10.1016/0013-4686(92)85064-R (1992).
लिऊ, टी., ली, एस., झांग, एच., आणि चेन, जे. व्हॅनेडियम फ्लो बॅटरीज (VFBs) मध्ये उर्जा घनता सुधारण्यासाठी इलेक्ट्रोड सामग्रीमध्ये प्रगती.जे. एनर्जी केमिस्ट्री.२७(५), १२९२–१३०३.https://doi.org/10.1016/j.jechem.2018.07.003 (2018).
लिऊ, QH आणि इतर.ऑप्टिमाइझ इलेक्ट्रोड कॉन्फिगरेशन आणि झिल्ली निवडीसह उच्च कार्यक्षमता व्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो सेल.जे. इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री.समाज159(8), A1246-A1252.https://doi.org/10.1149/2.051208jes (2012).
वेई, जी., जिया, के., लिऊ, जे., आणि यांग, के. कार्बनसह संमिश्र कार्बन नॅनोट्यूब उत्प्रेरक इलेक्ट्रोड्स व्हॅनेडियम रेडॉक्स बॅटरी ऍप्लिकेशन्ससाठी आधार वाटतात.J. वीज पुरवठा.220, 185-192.https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2012.07.081 (2012).
मून, एस., क्वॉन, बीव्ही, चांग, ​​वाय., आणि क्वॉन, वाई. व्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो बॅटरीच्या कार्यक्षमतेवर आम्लीकृत CNTs वर जमा केलेल्या बिस्मथ सल्फेटचा प्रभाव.जे. इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री.समाज166(12), A2602.https://doi.org/10.1149/2.1181912jes (2019).
हुआंग, आर.-एच.प्रतीक्षा कराव्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो बॅटरीसाठी प्लॅटिनम/मल्टी-वॉल्ड कार्बन नॅनोट्यूबसह सक्रिय इलेक्ट्रोड सुधारित केले जातात.जे. इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री.समाज१५९(१०), ए१५७९.https://doi.org/10.1149/2.003210jes (2012).
पण, एस. व इतर.व्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो बॅटरी ऑर्गेनोमेटॅलिक स्कॅफोल्ड्समधून मिळवलेल्या नायट्रोजन-डोपड कार्बन नॅनोट्यूबसह सुशोभित इलेक्ट्रोकॅटलिस्ट वापरते.जे. इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री.समाज165(7), A1388.https://doi.org/10.1149/2.0621807jes (2018).
खान, पी. आणि इतर.व्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो बॅटरीसाठी VO2+/ आणि V2+/V3+ रेडॉक्स जोडप्यांसाठी ग्राफीन ऑक्साईड नॅनोशीट्स उत्कृष्ट इलेक्ट्रोकेमिकली सक्रिय सामग्री म्हणून.कार्बन ४९(२), ६९३–७००.https://doi.org/10.1016/j.carbon.2010.10.022 (2011).
गोन्झालेझ, झेड आणि इतर.व्हॅनेडियम रेडॉक्स बॅटरीसाठी ग्राफीन-सुधारित ग्रेफाइटची उत्कृष्ट विद्युत रासायनिक कामगिरी जाणवली.J. वीज पुरवठा.३३८, १५५-१६२.https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2016.10.069 (2017).
व्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो बॅटरीजमध्ये नॅनोस्ट्रक्चर्ड इलेक्ट्रोड मटेरियल म्हणून गोन्झालेझ झेड., विझिरियानू एस., डिनेस्कू जी., ब्लँको एस. आणि सॅन्टामारिया आर. कार्बन नॅनोवॉल फिल्म्स.नॅनो एनर्जी 1(6), 833–839.https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2012.07.003 (2012).
Opar DO, Nankya R., Lee J. आणि Yung H. उच्च-कार्यक्षमता असलेल्या व्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो बॅटरीसाठी त्रिमितीय ग्राफीन-सुधारित मेसोपोरस कार्बन जाणवले.इलेक्ट्रोकेमिस्ट्रीकायदा ३३०, १३५२७६. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2019.135276 (2020).