304 தந்துகி குழாய் நானோகாம்போசைட்டுகள் டங்ஸ்டன் ஆக்சைடு/ஃபுல்லரீனை அடிப்படையாக கொண்ட எலக்ட்ரோகேடலிஸ்ட்கள் மற்றும் கலப்பு அமிலங்களில் ஒட்டுண்ணி VO2+/VO2+ வினைகளின் தடுப்பான்கள்

Nature.com ஐப் பார்வையிட்டதற்கு நன்றி.வரையறுக்கப்பட்ட CSS ஆதரவுடன் உலாவிப் பதிப்பைப் பயன்படுத்துகிறீர்கள்.சிறந்த அனுபவத்திற்கு, புதுப்பிக்கப்பட்ட உலாவியைப் பயன்படுத்துமாறு பரிந்துரைக்கிறோம் (அல்லது Internet Explorer இல் இணக்கத்தன்மை பயன்முறையை முடக்கவும்).கூடுதலாக, தொடர்ந்து ஆதரவை உறுதிப்படுத்த, தளத்தை பாணிகள் மற்றும் ஜாவாஸ்கிரிப்ட் இல்லாமல் காட்டுகிறோம்.
ஒரே நேரத்தில் மூன்று ஸ்லைடுகளின் கொணர்வியைக் காட்டுகிறது.ஒரே நேரத்தில் மூன்று ஸ்லைடுகளை நகர்த்துவதற்கு முந்தைய மற்றும் அடுத்த பொத்தான்களைப் பயன்படுத்தவும் அல்லது ஒரு நேரத்தில் மூன்று ஸ்லைடுகளை நகர்த்த முடிவில் உள்ள ஸ்லைடர் பொத்தான்களைப் பயன்படுத்தவும்.

துருப்பிடிக்காத எஃகு 304 சுருள் குழாய் இரசாயன கலவை

304 துருப்பிடிக்காத எஃகு சுருள் குழாய் என்பது ஒரு வகையான ஆஸ்டெனிடிக் குரோமியம்-நிக்கல் அலாய் ஆகும்.துருப்பிடிக்காத எஃகு 304 சுருள் குழாய் உற்பத்தியாளரின் கூற்றுப்படி, அதில் உள்ள முக்கிய கூறு Cr (17%-19%), மற்றும் Ni (8%-10.5%) ஆகும்.அரிப்புக்கு அதன் எதிர்ப்பை மேம்படுத்துவதற்காக, சிறிய அளவு Mn (2%) மற்றும் Si (0.75%) உள்ளன.

துருப்பிடிக்காத எஃகு 304 சுருள் குழாய் இயந்திர பண்புகள்

304 துருப்பிடிக்காத எஃகு சுருள் குழாயின் இயந்திர பண்புகள் பின்வருமாறு:

• இழுவிசை வலிமை: ≥515MPa
• மகசூல் வலிமை: ≥205MPa
• நீளம்: ≥30%

துருப்பிடிக்காத எஃகு 304 சுருள் குழாயின் பயன்பாடுகள் மற்றும் பயன்பாடுகள்

வெனடியம் ரெடாக்ஸ் ஃப்ளோ பேட்டரிகளின் (VRFBs) ஒப்பீட்டளவில் அதிக விலை அவற்றின் பரவலான பயன்பாட்டைக் கட்டுப்படுத்துகிறது.VRFB இன் சக்தி அடர்த்தி மற்றும் ஆற்றல் திறனை அதிகரிக்க, அதன் மூலம் VRFB இன் kWh செலவைக் குறைக்க, மின்வேதியியல் எதிர்வினைகளின் இயக்கவியல் மேம்படுத்தப்பட வேண்டும்.இந்த வேலையில், ஹைட்ரோதெர்மல் முறையில் ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட ஹைட்ரேட்டட் டங்ஸ்டன் ஆக்சைடு (HWO) நானோ துகள்கள், C76 மற்றும் C76/HWO, கார்பன் துணி மின்முனைகளில் டெபாசிட் செய்யப்பட்டு VO2+/VO2+ ரெடாக்ஸ் வினைக்கான எலக்ட்ரோகேடலிஸ்ட்களாக சோதிக்கப்பட்டன.புல உமிழ்வு ஸ்கேனிங் எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி (FESEM), ஆற்றல் பரவக்கூடிய எக்ஸ்-ரே ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி (EDX), உயர் தெளிவுத்திறன் பரிமாற்ற எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி (HR-TEM), எக்ஸ்ரே டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் (XRD), எக்ஸ்ரே ஃபோட்டோ எலக்ட்ரான் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி (XPS), அகச்சிவப்பு ஃபோரியர் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி (FTIR) மற்றும் தொடர்பு கோண அளவீடுகளை மாற்றவும்.HWO உடன் C76 ஃபுல்லெரீனைச் சேர்ப்பது VO2+/VO2+ ரெடாக்ஸ் வினையைப் பொறுத்து மின்முனையின் இயக்கவியலை மேம்படுத்துவதன் மூலம் கடத்துத்திறனை அதிகரிப்பதன் மூலமும் அதன் மேற்பரப்பில் ஆக்ஸிஜனைக் கொண்ட செயல்பாட்டுக் குழுக்களை வழங்குவதன் மூலமும் கண்டறியப்பட்டுள்ளது.HWO/C76 கலவையானது (50 wt% C76) VO2+/VO2+ வினைக்கு ΔEp 176 mV உடன் ஒப்பிடும்போது 365 mV சிகிச்சை அளிக்கப்படாத கார்பன் துணிக்கு (UCC) மிகவும் பொருத்தமானது என நிரூபிக்கப்பட்டது.கூடுதலாக, HWO/C76 கலவையானது W-OH செயல்பாட்டுக் குழுக்களின் காரணமாக ஒட்டுண்ணி குளோரின் பரிணாம எதிர்வினையின் குறிப்பிடத்தக்க தடுப்பைக் காட்டியது.
தீவிர மனித செயல்பாடு மற்றும் விரைவான தொழில்துறை புரட்சி ஆகியவை மின்சாரத்திற்கான தடையற்ற உயர் தேவைக்கு வழிவகுத்தன, இது ஆண்டுக்கு 3% அதிகரித்து வருகிறது1.பல தசாப்தங்களாக, எரிசக்தி ஆதாரமாக புதைபடிவ எரிபொருட்களின் பரவலான பயன்பாடு கிரீன்ஹவுஸ் வாயு வெளியேற்றத்திற்கு வழிவகுத்தது, புவி வெப்பமடைதல், நீர் மற்றும் காற்று மாசுபாட்டிற்கு வழிவகுக்கிறது, முழு சுற்றுச்சூழல் அமைப்புகளையும் அச்சுறுத்துகிறது.இதன் விளைவாக, 2050 ஆம் ஆண்டளவில் சுத்தமான புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் மற்றும் சூரிய ஆற்றலின் பங்கு மொத்த மின்சாரத்தில் 75% ஐ எட்டும் என்று கணிக்கப்பட்டுள்ளது1.இருப்பினும், புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தி உற்பத்தி மொத்த மின்சார உற்பத்தியில் 20% ஐ விட அதிகமாக இருக்கும்போது, ​​கட்டம் நிலையற்றதாகிறது 1. திறமையான ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புகளின் வளர்ச்சி இந்த மாற்றத்திற்கு முக்கியமானது, ஏனெனில் அவை அதிகப்படியான மின்சாரத்தை சேமித்து, வழங்கல் மற்றும் தேவையை சமநிலைப்படுத்த வேண்டும்.
ஹைப்ரிட் வெனடியம் ரெடாக்ஸ் ஃப்ளோ பேட்டரிகள் 2 போன்ற அனைத்து ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புகளிலும், அனைத்து வெனடியம் ரெடாக்ஸ் ஃப்ளோ பேட்டரிகள் (VRFBs) அவற்றின் பல நன்மைகள் காரணமாக மிகவும் மேம்பட்டவை 3 மற்றும் நீண்ட கால ஆற்றல் சேமிப்பிற்கான சிறந்த தீர்வாக கருதப்படுகிறது (~30 ஆண்டுகள்).புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தி ஆதாரங்களைப் பயன்படுத்துதல்4.லி-அயன் மற்றும் லெட்-அமில பேட்டரிகள் மற்றும் 279-420 USD/kWh உடன் ஒப்பிடும்போது, ​​சக்தி மற்றும் ஆற்றல் அடர்த்தி, வேகமான பதில், நீண்ட ஆயுள் மற்றும் ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த வருடாந்திர செலவுகள் $65/kWh ஆகியவற்றால் ஏற்படுகிறது./kWh பேட்டரிகள் முறையே 4.
இருப்பினும், அவற்றின் பரவலான வணிகமயமாக்கல் ஒப்பீட்டளவில் அதிக சிஸ்டம் மூலதனச் செலவுகளால் தொடர்ந்து தடைபடுகிறது, முக்கியமாக பேட்டரி பேக்குகள்4,5 காரணமாக.எனவே, இரண்டு அரை-செல் எதிர்வினைகளின் இயக்கவியலை அதிகரிப்பதன் மூலம் பேட்டரி செயல்திறனை மேம்படுத்துவது பேட்டரி அளவைக் குறைக்கலாம், இதனால் செலவைக் குறைக்கலாம்.எனவே, எலக்ட்ரோடு மேற்பரப்புக்கு வேகமாக எலக்ட்ரான் பரிமாற்றம் தேவைப்படுகிறது, இது எலக்ட்ரோடின் வடிவமைப்பு, கலவை மற்றும் கட்டமைப்பைப் பொறுத்து, கவனமாக உகந்ததாக இருக்க வேண்டும்.கார்பன் அடிப்படையிலான மின்முனைகள் நல்ல இரசாயன மற்றும் மின்வேதியியல் நிலைத்தன்மை மற்றும் நல்ல மின் கடத்துத்திறன் ஆகியவற்றைக் கொண்டிருந்தாலும், சிகிச்சையளிக்கப்படாவிட்டால், ஆக்ஸிஜன் செயல்பாட்டுக் குழுக்கள் மற்றும் ஹைட்ரோஃபிலிசிட்டி இல்லாததால் அவற்றின் இயக்கவியல் மெதுவாக இருக்கும்.எனவே, பல்வேறு எலக்ட்ரோகேடலிஸ்ட்கள் கார்பன் மின்முனைகளுடன், குறிப்பாக கார்பன் நானோ கட்டமைப்புகள் மற்றும் உலோக ஆக்சைடுகளுடன் இணைந்து, இரு மின்முனைகளின் இயக்கவியலை மேம்படுத்தி, அதன் மூலம் VRFB மின்முனைகளின் இயக்கவியலை அதிகரிக்கிறது.
கார்பன் பேப்பர்9, கார்பன் நானோகுழாய்கள்10,11,12,13, கிராபெனின் அடிப்படையிலான நானோ கட்டமைப்புகள்14,15,16,17, கார்பன் நானோஃபைபர்கள்18 மற்றும் பிற19,20,21,22,23 போன்ற பல கார்பன் பொருட்கள் பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளன. .C76 பற்றிய எங்கள் முந்தைய ஆய்வில், வெப்ப-சிகிச்சையளிக்கப்பட்ட மற்றும் சிகிச்சையளிக்கப்படாத கார்பன் துணியுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​VO2+/VO2+ ஐ நோக்கி இந்த ஃபுல்லெரின் சிறந்த மின்னாற்பகுப்பு செயல்பாட்டை முதன்முறையாகப் புகாரளித்தோம், சார்ஜ் பரிமாற்ற எதிர்ப்பு 99.5% மற்றும் 97%24 குறைக்கப்பட்டது.C76 உடன் ஒப்பிடும்போது VO2+/VO2+ எதிர்வினைக்கான கார்பன் பொருட்களின் வினையூக்க செயல்திறன் அட்டவணை S1 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது.மறுபுறம், CeO225, ZrO226, MoO327, NiO28, SnO229, Cr2O330 மற்றும் WO331, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38 போன்ற பல உலோக ஆக்சைடுகள் அதிக ஈரப்பதம் மற்றும் ஆக்ஸிஜன் உள்ளடக்கம் காரணமாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.குழுக்கள்.VO2+/VO2+ எதிர்வினையில் இந்த உலோக ஆக்சைடுகளின் வினையூக்க செயல்திறனை அட்டவணை S2 காட்டுகிறது.WO3 அதன் குறைந்த விலை, அமில ஊடகத்தில் அதிக நிலைப்புத்தன்மை மற்றும் அதிக வினையூக்க செயல்பாடு காரணமாக கணிசமான எண்ணிக்கையிலான வேலைகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது31,32,33,34,35,36,37,38.இருப்பினும், WO3 கேத்தோடு இயக்கவியலில் சிறிய முன்னேற்றத்தைக் காட்டியது.WO3 இன் கடத்துத்திறனை மேம்படுத்த, நேர்மறை மின்முனை செயல்பாட்டில் குறைக்கப்பட்ட டங்ஸ்டன் ஆக்சைடை (W18O49) பயன்படுத்துவதன் விளைவு சோதிக்கப்பட்டது38.நீரேற்றம் செய்யப்பட்ட டங்ஸ்டன் ஆக்சைடு (HWO) VRFB பயன்பாடுகளில் ஒருபோதும் சோதிக்கப்படவில்லை, இருப்பினும் இது நீரற்ற WOx39,40 உடன் ஒப்பிடும்போது வேகமான கேஷன் பரவல் காரணமாக சூப்பர் கேபாசிட்டர் பயன்பாடுகளில் அதிக செயல்பாட்டைக் காட்டியுள்ளது.மூன்றாம் தலைமுறை ஆல்-வெனடியம் ரெடாக்ஸ் ஃப்ளோ பேட்டரியானது பேட்டரி செயல்திறனை மேம்படுத்தவும் எலக்ட்ரோலைட்டில் உள்ள வெனடியம் அயனிகளின் கரைதிறன் மற்றும் நிலைத்தன்மையை மேம்படுத்தவும் HCl மற்றும் H2SO4 கொண்ட கலப்பு அமில எலக்ட்ரோலைட்டைப் பயன்படுத்துகிறது.இருப்பினும், ஒட்டுண்ணி குளோரின் பரிணாம எதிர்வினை மூன்றாம் தலைமுறையின் குறைபாடுகளில் ஒன்றாக மாறியுள்ளது, எனவே குளோரின் மதிப்பீட்டு எதிர்வினையை அடக்குவதற்கான வழிகளைக் கண்டுபிடிப்பது பல ஆராய்ச்சி குழுக்களின் பணியாக மாறியுள்ளது.
இங்கே, VO2+/VO2+ எதிர்வினை சோதனைகள் கார்பன் துணி மின்முனைகளில் டெபாசிட் செய்யப்பட்ட HWO/C76 கலவைகள் மீது மேற்கொள்ளப்பட்டது, இது கலவைகளின் மின் கடத்துத்திறன் மற்றும் ஒட்டுண்ணி குளோரின் படிவை அடக்கும் போது எலக்ட்ரோடு மேற்பரப்பில் உள்ள ரெடாக்ஸ் எதிர்வினை இயக்கவியலுக்கு இடையில் சமநிலையைக் கண்டறியும்.எதிர்வினை (கேவிஆர்).நீரேற்றப்பட்ட டங்ஸ்டன் ஆக்சைடு (HWO) நானோ துகள்கள் ஒரு எளிய நீர் வெப்ப முறை மூலம் ஒருங்கிணைக்கப்பட்டது.வசதிக்காக மூன்றாம் தலைமுறை VRFB (G3) ஐ உருவகப்படுத்தவும் மற்றும் ஒட்டுண்ணி குளோரின் பரிணாம எதிர்வினை மீது HWO இன் விளைவை ஆராயவும் ஒரு கலப்பு அமில எலக்ட்ரோலைட்டில் (H2SO4/HCl) சோதனைகள் மேற்கொள்ளப்பட்டன.
வனேடியம்(IV) சல்பேட் ஆக்சைடு ஹைட்ரேட் (VOSO4, 99.9%, Alfa-Aeser), சல்பூரிக் அமிலம் (H2SO4), ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலம் (HCl), டைமெதில்ஃபார்மமைடு (DMF, சிக்மா-ஆல்ட்ரிச்), பாலிவினைலைடின் ஃவுளூரைடு (PVDF, சிக்மா-Aldrich), சோடியம் டங்ஸ்டன் ஆக்சைடு டைஹைட்ரேட் (Na2WO4, 99%, சிக்மா-ஆல்ட்ரிச்) மற்றும் ஹைட்ரோஃபிலிக் கார்பன் துணி ELAT (எரிபொருள் செல் கடை) ஆகியவை இந்த ஆய்வில் பயன்படுத்தப்பட்டன.
ஹைட்ரேட்டட் டங்ஸ்டன் ஆக்சைடு (HWO) ஒரு நீர்வெப்ப எதிர்வினை மூலம் தயாரிக்கப்பட்டது, இதில் 2 கிராம் Na2WO4 உப்பு 12 மில்லி H O இல் நிறமற்ற கரைசல் கிடைக்கும் வரை கரைக்கப்பட்டது, பின்னர் 12 மில்லி 2 M HCl ஒரு வெளிர் மஞ்சள் நிற இடைநீக்கம் வரை துளியாக சேர்க்கப்பட்டது. பெறப்பட்டது.இடைநீக்கம்.3 மணி நேரம் 180 ºC வெப்பநிலையில் அடுப்பில் டெஃப்ளான் பூசப்பட்ட துருப்பிடிக்காத எஃகு ஆட்டோகிளேவில் நீர் வெப்ப எதிர்வினை மேற்கொள்ளப்பட்டது.எச்சம் வடிகட்டுதல் மூலம் சேகரிக்கப்பட்டு, எத்தனால் மற்றும் தண்ணீரால் 3 முறை கழுவப்பட்டு, 70 ° C வெப்பநிலையில் ~3 மணிநேரத்திற்கு உலர்த்தப்பட்டு, பின்னர் நீல-சாம்பல் HWO தூளைப் பெறுவதற்கு அரைக்கப்படுகிறது.
பெறப்பட்ட (சிகிச்சை அளிக்கப்படாத) கார்பன் துணி மின்முனைகள் (சிசிடி) காற்றில் 15 டிகிரி செல்சியஸ்/நிமிடத்திற்கு 10 மணிநேரத்திற்கு 450 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலையில் குழாய் உலைகளில் பெறப்பட்ட அல்லது வெப்ப சிகிச்சைக்கு உட்படுத்தப்பட்ட வடிவத்தில் பயன்படுத்தப்பட்டன. சிகிச்சை UCC (TCC) பெறவும், கள் முந்தைய வேலை போலவே 24. UCC மற்றும் TCC ஆகியவை சுமார் 1.5 செமீ அகலமும் 7 செமீ நீளமும் கொண்ட மின்முனைகளாக வெட்டப்பட்டன.C76, HWO, HWO-10% C76, HWO-30% C76 மற்றும் HWO-50% C76 ஆகியவற்றின் இடைநீக்கங்கள் 20 mg செயலில் உள்ள பொருள் பொடி மற்றும் 10 wt% (~2.22 mg) PVDF பைண்டரை ~1 மில்லிக்கு சேர்ப்பதன் மூலம் தயாரிக்கப்பட்டது. சீரான தன்மையை மேம்படுத்த DMF 1 மணிநேரம் தயார் செய்து ஒலிக்கச் செய்தது.பின்னர் 2 mg C76, HWO மற்றும் HWO-C76 கலவைகள் UCC செயலில் உள்ள மின்முனை பகுதியின் தோராயமாக 1.5 செ.மீ.அனைத்து வினையூக்கிகளும் UCC மின்முனைகளில் ஏற்றப்பட்டன மற்றும் TCC ஒப்பீட்டு நோக்கங்களுக்காக மட்டுமே பயன்படுத்தப்பட்டது, ஏனெனில் எங்கள் முந்தைய வேலை வெப்ப சிகிச்சை தேவையில்லை என்பதைக் காட்டுகிறது 24 .அதிக சீரான தன்மைக்காக 100 µl இடைநீக்கத்தை (சுமை 2 mg) துலக்குவதன் மூலம் இம்ப்ரெஷன் செட்டில்லிங் அடையப்பட்டது.பின்னர் அனைத்து மின்முனைகளும் ஒரே இரவில் 60 ° C வெப்பநிலையில் அடுப்பில் உலர்த்தப்படுகின்றன.துல்லியமான சரக்கு ஏற்றுதலை உறுதி செய்வதற்காக மின்முனைகள் முன்னும் பின்னும் அளவிடப்படுகின்றன.ஒரு குறிப்பிட்ட வடிவியல் பகுதி (~1.5 செ.மீ.2) மற்றும் தந்துகி விளைவு காரணமாக மின்முனைகளுக்கு வெனடியம் எலக்ட்ரோலைட் எழுவதைத் தடுக்க, செயலில் உள்ள பொருளின் மீது பாரஃபினின் மெல்லிய அடுக்கு பயன்படுத்தப்பட்டது.
ஒரு புல உமிழ்வு ஸ்கேனிங் எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி (FESEM, Zeiss SEM அல்ட்ரா 60.5 kV) HWO மேற்பரப்பு உருவ அமைப்பைக் கண்காணிக்கப் பயன்படுத்தப்பட்டது.UCC மின்முனைகளில் HWO-50%C76 கூறுகளை வரைபடமாக்க Feii8SEM (EDX, Zeiss AG) பொருத்தப்பட்ட ஆற்றல் பரவலான எக்ஸ்ரே ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி பயன்படுத்தப்பட்டது.உயர் தெளிவுத்திறன் கொண்ட டிரான்ஸ்மிஷன் எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி (HR-TEM, JOEL JEM-2100) 200 kV முடுக்க மின்னழுத்தத்தில் இயங்குகிறது, உயர் தெளிவுத்திறன் படங்கள் மற்றும் HWO துகள்களின் மாறுபாடு வளையங்களைப் பெற பயன்படுத்தப்பட்டது.RingGUI செயல்பாட்டைப் பயன்படுத்தி HWO டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் வளையங்களை பகுப்பாய்வு செய்ய மற்றும் XRD மாதிரிகளுடன் முடிவுகளை ஒப்பிட்டுப் பார்க்க, கிரிஸ்டலோகிராஃபிக் டூல் பாக்ஸ் (CrysTBox) மென்பொருளைப் பயன்படுத்தவும்.யுசிசி மற்றும் டிசிசியின் கட்டமைப்பு மற்றும் கிராஃபிடைசேஷன் எக்ஸ்-ரே டிஃப்ராஃப்ராக்ஷன் (எக்ஸ்ஆர்டி) மூலம் 2.4°/நிமிடத்தில் 5° முதல் 70° வரை ஸ்கேன் விகிதத்தில் Cu Kα (λ = 1.54060 Å) மூலம் பேனாலிட்டிகல் எக்ஸ்ரே டிஃப்ராக்டோமீட்டரைப் பயன்படுத்தி தீர்மானிக்கப்பட்டது.(மாடல் 3600).XRD HWO இன் படிக அமைப்பு மற்றும் கட்டங்களைக் காட்டுகிறது.தரவுத்தளத்தில் கிடைக்கும் டங்ஸ்டன் ஆக்சைடு வரைபடங்களுடன் HWO சிகரங்களை பொருத்த PANalytical X'Pert HighScore மென்பொருள் பயன்படுத்தப்பட்டது45.HWO முடிவுகளை TEM முடிவுகளுடன் ஒப்பிடுக.HWO மாதிரிகளின் வேதியியல் கலவை மற்றும் நிலை எக்ஸ்ரே ஒளிமின்னழுத்த ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி (XPS, ESCALAB 250Xi, தெர்மோ சயின்டிஃபிக்) மூலம் தீர்மானிக்கப்பட்டது.CASA-XPS மென்பொருள் (v 2.3.15) உச்சநிலை நீக்கம் மற்றும் தரவு பகுப்பாய்வுக்கு பயன்படுத்தப்பட்டது.ஃபோரியர் டிரான்ஸ்ஃபார்ம் இன்ஃப்ராரெட் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி (FTIR, பெர்கின் எல்மர் கிளாஸ் KBr FTIR ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டரைப் பயன்படுத்தி) HWO மற்றும் HWO-50%C76 ஆகியவற்றின் மேற்பரப்பு செயல்பாட்டுக் குழுக்களைத் தீர்மானிக்க அளவீடுகள் செய்யப்பட்டன.XPS முடிவுகளுடன் முடிவுகளை ஒப்பிடுக.மின்முனைகளின் ஈரத்தன்மையை வகைப்படுத்த தொடர்பு கோண அளவீடுகளும் (KRUSS DSA25) பயன்படுத்தப்பட்டன.
அனைத்து மின்வேதியியல் அளவீடுகளுக்கும், உயிரியல் SP 300 பணிநிலையம் பயன்படுத்தப்பட்டது.சுழற்சி மின்னழுத்தம் (CV) மற்றும் மின்வேதியியல் மின்மறுப்பு நிறமாலை (EIS) ஆகியவை VO2+/VO2+ ரெடாக்ஸ் வினையின் மின்முனை இயக்கவியல் மற்றும் எதிர்வினை விகிதத்தில் வினைப் பரவலின் (VOSO4 (VO2+)) விளைவைப் படிக்கப் பயன்படுத்தப்பட்டன.இரண்டு தொழில்நுட்பங்களும் 1 M H2SO4 + 1 M HCl (கலப்பு அமிலம்) இல் கரைக்கப்பட்ட 0.1 M VOSO4 (V4+) எலக்ட்ரோலைட் செறிவு கொண்ட மூன்று-எலக்ட்ரோடு கலத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன.வழங்கப்பட்ட அனைத்து மின்வேதியியல் தரவுகளும் IR சரி செய்யப்பட்டுள்ளன.ஒரு நிறைவுற்ற கலோமெல் மின்முனை (SCE) மற்றும் ஒரு பிளாட்டினம் (Pt) சுருள் முறையே குறிப்பு மற்றும் எதிர் மின்முனையாகப் பயன்படுத்தப்பட்டன.CVக்கு, VO2+/VO2+ க்கான ஸ்கேன் விகிதங்கள் (ν) 5, 20, மற்றும் 50 mV/s சாத்தியமான சாளரத்தில் (0–1) V பயன்படுத்தப்பட்டது, பின்னர் SHE அளவில் சரி செய்யப்பட்டது (VSCE = 0.242 HSE உடன் தொடர்புடைய V) .மின்முனை செயல்பாட்டின் தக்கவைப்பை ஆராய, UCC, TCC, UCC-C76, UCC-HWO மற்றும் UCC-HWO-50% C76 ஆகியவற்றில் 5 mV/s க்கு சமமான ν இல் CV மறுசுழற்சி செய்யப்பட்டது.VO2+/VO2+ ரெடாக்ஸ் எதிர்வினைக்கான EIS அளவீடுகளுக்கு, 0.01-105 Hz அதிர்வெண் வரம்பு மற்றும் 10 mV இன் திறந்த சுற்று மின்னழுத்தம் (OCV) இடையூறு பயன்படுத்தப்பட்டது.முடிவுகளின் நிலைத்தன்மையை உறுதிப்படுத்த ஒவ்வொரு சோதனையும் 2-3 முறை மீண்டும் மீண்டும் செய்யப்பட்டது.நிக்கல்சன் முறை 46,47 மூலம் பன்முக விகித மாறிலிகள் (k0) பெறப்பட்டன.
நீரேற்றப்பட்ட டங்ஸ்டன் ஆக்சைடு (HVO) வெற்றிகரமாக நீர் வெப்ப முறை மூலம் ஒருங்கிணைக்கப்பட்டது.படத்தில் SEM படம்.1a டெபாசிட் செய்யப்பட்ட HWO 25-50 nm வரம்பில் துகள் அளவுகள் கொண்ட நானோ துகள்களின் கொத்துகளைக் கொண்டுள்ளது என்பதைக் காட்டுகிறது.
HWO இன் எக்ஸ்ரே டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் பேட்டர்ன் முறையே ~23.5° மற்றும் ~47.5° இல் சிகரங்கள் (001) மற்றும் (002) காட்டுகிறது, இவை ஸ்டோய்கியோமெட்ரிக் அல்லாத WO2.63 (W32O84) (PDF 077–0810, a = 21.4 Å, b = 17.8 Å, c = 3.8 Å, α = β = γ = 90°), இது அதன் வெளிப்படையான நீல நிறத்தை ஒத்துள்ளது (படம் 1b) 48,49.தோராயமாக 20.5°, 27.1°, 28.1°, 30.8°, 35.7°, 36.7° மற்றும் 52.7° இல் உள்ள மற்ற சிகரங்கள் (140), (620), (350 ), (720), (740), (560) இல் உள்ளன.மற்றும் (970) டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் விமானங்கள், முறையே, 49 orthorhombic WO2.63.சோங்காரா மற்றும் பலர்.43 ஒரு வெள்ளை தயாரிப்பைப் பெற அதே செயற்கை முறையைப் பயன்படுத்தியது, இது WO3(H2O)0.333 இருப்பதால் கூறப்பட்டது.இருப்பினும், இந்த வேலையில், வெவ்வேறு நிலைமைகள் காரணமாக, நீல-சாம்பல் தயாரிப்பு பெறப்பட்டது, இது Å இல் WO3(H2O)0.333 (PDF 087-1203, a = 7.3 Å, b = 12.5 Å, c = 7.7 ) இணைந்திருப்பதைக் குறிக்கிறது. , α = β = γ = 90°) மற்றும் டங்ஸ்டன் ஆக்சைட்டின் குறைக்கப்பட்ட வடிவம்.X'Pert HighScore மென்பொருளுடன் அரைகுறையான பகுப்பாய்வு 26% WO3(H2O)0.333: 74% W32O84 ஐக் காட்டியது.W32O84 ஆனது W6+ மற்றும் W4+ (1.67:1 W6+:W4+) ஆகியவற்றைக் கொண்டிருப்பதால், W6+ மற்றும் W4+ இன் மதிப்பிடப்பட்ட உள்ளடக்கம் முறையே 72% W6+ மற்றும் 28% W4+ ஆகும்.SEM படங்கள், நியூக்ளியஸ் மட்டத்தில் 1-வினாடி XPS ஸ்பெக்ட்ரா, TEM படங்கள், FTIR ஸ்பெக்ட்ரா மற்றும் C76 துகள்களின் ராமன் ஸ்பெக்ட்ரா ஆகியவை எங்கள் முந்தைய பேப்பர்24 இல் வழங்கப்பட்டன.Kawada et al.50,51 இன் படி, C76 இன் எக்ஸ்ரே டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் பேட்டர்ன் டோலுயீனை அகற்றிய பிறகு FCC இன் மோனோக்ளினிக் கட்டமைப்பைக் காட்டுகிறது.
அத்தியில் உள்ள SEM படங்கள்.2a மற்றும் b ஆகியவை UCC மின்முனைகளின் கார்பன் ஃபைபர்களில் HWO மற்றும் HWO-50%C76 வெற்றிகரமான படிவுகளைக் காட்டுகின்றன.படம் 2c இல் உள்ள SEM படத்தில் டங்ஸ்டன், கார்பன் மற்றும் ஆக்ஸிஜனின் அடிப்படை மேப்பிங் படம் காட்டப்பட்டுள்ளது.2d-f மின்முனையின் மேற்பரப்பில் டங்ஸ்டன் மற்றும் கார்பன் ஒரே மாதிரியாகக் கலந்திருப்பதைக் காட்டுகிறது (ஒத்த விநியோகத்தைக் காட்டுகிறது).மழைப்பொழிவு முறையின் தன்மை காரணமாக.
டெபாசிட் செய்யப்பட்ட HWO துகள்கள் (a) மற்றும் HWO-C76 துகள்கள் (b) ஆகியவற்றின் SEM படங்கள்.படத்தில் (c) உள்ள பகுதியைப் பயன்படுத்தி UCC இல் HWO-C76 இல் பதிவேற்றப்பட்ட EDX மேப்பிங், மாதிரியில் டங்ஸ்டன் (d), கார்பன் (e) மற்றும் ஆக்ஸிஜன் (f) ஆகியவற்றின் விநியோகத்தைக் காட்டுகிறது.
HR-TEM உயர் உருப்பெருக்க இமேஜிங் மற்றும் படிகத் தகவல்களுக்குப் பயன்படுத்தப்பட்டது (படம் 3).HWO படம் 3a இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி நானோக்யூப் உருவ அமைப்பை நிரூபிக்கிறது மேலும் மேலும் தெளிவாக படம் 3b இல் உள்ளது.தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட பகுதியின் மாறுபாட்டிற்காக நானோக்யூப்பைப் பெரிதாக்குவதன் மூலம், ப்ராக் விதியை திருப்திப்படுத்தும் கிராட்டிங் அமைப்பு மற்றும் டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் விமானங்களை படம் 3c இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி காட்சிப்படுத்தலாம், இது பொருளின் படிகத்தன்மையை உறுதிப்படுத்துகிறது.படம் 3c இன் இன்செட்டில், முறையே WO3(H2O)0.333 மற்றும் W32O84, 43, 44, 49 கட்டங்களில் உள்ள (022) மற்றும் (620) டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் பிளேன்களுடன் தொடர்புடைய d 3.3 Å தூரத்தைக் காட்டுகிறது.இது மேலே உள்ள XRD பகுப்பாய்வுடன் (படம் 1b) ஒத்துப்போகிறது, ஏனெனில் கவனிக்கப்பட்ட கிராட்டிங் பிளேன் தூரம் d (படம் 3c) HWO மாதிரியில் உள்ள வலிமையான XRD உச்சத்தை ஒத்துள்ளது.மாதிரி வளையங்களும் அத்தியில் காட்டப்பட்டுள்ளன.3d, ஒவ்வொரு வளையமும் தனித்தனி விமானத்துடன் ஒத்திருக்கும்.WO3(H2O)0.333 மற்றும் W32O84 விமானங்கள் முறையே வெள்ளை மற்றும் நீல நிறத்தில் உள்ளன, மேலும் அவற்றின் தொடர்புடைய XRD சிகரங்களும் படம் 1b இல் காட்டப்பட்டுள்ளன.மோதிர வடிவத்தில் காட்டப்படும் முதல் வளையமானது (022) அல்லது (620) டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் பிளேனின் எக்ஸ்ரே வடிவத்தில் முதல் குறிக்கப்பட்ட உச்சத்தை ஒத்துள்ளது.(022) முதல் (402) வளையங்கள் வரை, 3.30, 3.17, 2.38, 1.93, மற்றும் 1.69 Å ஆகிய d-தூரங்கள் கண்டறியப்பட்டன, அவை XRD மதிப்புகளான 3.30, 3.17, 2 .45, 1.66 மற்றும் .Å, 44, 45, முறையே.
(அ) ​​HWO இன் HR-TEM படம், (b) பெரிதாக்கப்பட்ட படத்தைக் காட்டுகிறது.கிராட்டிங் விமானங்களின் படங்கள் (c) இல் காட்டப்பட்டுள்ளன, மேலும் இன்செட் (c) ஆனது விமானங்களின் விரிவாக்கப்பட்ட படத்தையும் (002) மற்றும் (620) விமானங்களுடன் தொடர்புடைய d 0.33 nm இடைவெளியையும் காட்டுகிறது.(ஈ) WO3(H2O)0.333 (வெள்ளை) மற்றும் W32O84 (நீலம்) கட்டங்களுடன் தொடர்புடைய விமானங்களைக் காட்டும் HWO வளைய வடிவம்.
டங்ஸ்டனின் மேற்பரப்பு வேதியியல் மற்றும் ஆக்சிஜனேற்ற நிலையை தீர்மானிக்க XPS பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்டது (புள்ளிவிவரங்கள் S1 மற்றும் 4).தொகுக்கப்பட்ட HWO இன் பரந்த அளவிலான XPS ஸ்கேன் ஸ்பெக்ட்ரம் படம் காட்டப்பட்டுள்ளது.S1, டங்ஸ்டன் இருப்பதைக் குறிக்கிறது.முக்கிய W 4f மற்றும் O 1s நிலைகளின் XPS குறுகிய ஸ்கேன் ஸ்பெக்ட்ரா படம் காட்டப்பட்டுள்ளது.முறையே 4a மற்றும் b.W 4f ஸ்பெக்ட்ரம் ஆக்சிஜனேற்ற நிலை W இன் பிணைப்பு ஆற்றலுடன் தொடர்புடைய இரண்டு சுழல்-சுற்றுப்பாதை இரட்டைகளாக பிரிக்கப்பட்டுள்ளது. 36.6 மற்றும் 34.9 eV இல் 4f5/2 மற்றும் W 4f7/2 முறையே W4+ நிலையின் சிறப்பியல்பு.ஆக்சிஜனேற்ற நிலை (W4+) இருப்பது ஸ்டோச்சியோமெட்ரிக் அல்லாத WO2.63 உருவாவதை மேலும் உறுதிப்படுத்துகிறது, அதே நேரத்தில் W6+ இருப்பது WO3(H2O)0.333 காரணமாக ஸ்டோச்சியோமெட்ரிக் WO3 ஐக் குறிக்கிறது.பொருத்தப்பட்ட தரவு W6+ மற்றும் W4+ இன் அணு சதவீதங்கள் முறையே 85% மற்றும் 15% என்று காட்டியது, இவை இரண்டு தொழில்நுட்பங்களுக்கிடையேயான வேறுபாட்டின் அடிப்படையில் XRD தரவிலிருந்து மதிப்பிடப்பட்ட மதிப்புகளுக்கு ஒப்பீட்டளவில் நெருக்கமாக இருந்தன.இரண்டு முறைகளும் குறைந்த துல்லியத்துடன் அளவுத் தகவலை வழங்குகின்றன, குறிப்பாக XRD.கூடுதலாக, இரண்டு முறைகளும் பொருளின் வெவ்வேறு பகுதிகளை பகுப்பாய்வு செய்கின்றன, ஏனெனில் XRD ஒரு மொத்த முறையாகும், XPS என்பது ஒரு சில நானோமீட்டர்களை மட்டுமே அணுகும் மேற்பரப்பு முறையாகும்.O 1s ஸ்பெக்ட்ரம் 533 (22.2%) மற்றும் 530.4 eV (77.8%) என இரண்டு சிகரங்களாகப் பிரிகிறது.முதலாவது OH உடன் ஒத்துள்ளது, இரண்டாவது WO இல் உள்ள லட்டியில் உள்ள ஆக்ஸிஜன் பிணைப்புகளுக்கு ஒத்திருக்கிறது.OH செயல்பாட்டுக் குழுக்களின் இருப்பு HWO இன் நீரேற்றம் பண்புகளுடன் ஒத்துப்போகிறது.
நீரேற்றப்பட்ட HWO கட்டமைப்பில் செயல்பாட்டுக் குழுக்கள் மற்றும் ஒருங்கிணைந்த நீர் மூலக்கூறுகள் இருப்பதை ஆராய இந்த இரண்டு மாதிரிகளிலும் ஒரு FTIR பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்டது.HWO இருப்பதால் HWO-50% C76 மாதிரி மற்றும் FT-IR HWO முடிவுகள் ஒரே மாதிரியாகத் தெரிகின்றன, ஆனால் பகுப்பாய்விற்கான தயாரிப்பின் போது பயன்படுத்தப்படும் வெவ்வேறு அளவு மாதிரிகள் காரணமாக சிகரங்களின் தீவிரம் வேறுபடுகிறது (படம் 5a )HWO-50% C76 டங்ஸ்டன் ஆக்சைடு உச்சத்தைத் தவிர அனைத்து ஃபுல்லெரீன் 24 சிகரங்களும் காட்டப்பட்டுள்ளன.படம் விவரமாக.5a, இரண்டு மாதிரிகளும் ~710/cm இல் மிகவும் வலுவான பரந்த பட்டையை வெளிப்படுத்துகின்றன, HWO லேட்டிஸ் அமைப்பில் OWO நீட்டிக்கும் அதிர்வுகளுக்குக் காரணம், மற்றும் WO க்குக் காரணமான ~ 840/cm இல் வலுவான தோள்பட்டை.~1610/cm இல் உள்ள கூர்மையான பட்டை OH இன் வளைக்கும் அதிர்வுடன் தொடர்புடையது, மேலும் ~3400/cm இல் உள்ள பரந்த உறிஞ்சுதல் இசைக்குழு ஹைட்ராக்சில் குழுவில் OH இன் நீட்சி அதிர்வுடன் தொடர்புடையது43.இந்த முடிவுகள் படம் 4b இல் உள்ள XPS ஸ்பெக்ட்ரமுடன் ஒத்துப்போகின்றன, அங்கு WO செயல்பாட்டுக் குழு VO2+/VO2+ எதிர்வினைக்கான செயலில் உள்ள தளங்களை வழங்க முடியும்.
HWO மற்றும் HWO-50% C76 (a) இன் FTIR பகுப்பாய்வு செயல்பாட்டுக் குழுக்கள் மற்றும் தொடர்பு கோண அளவீடுகளைக் காட்டுகிறது (b, c).
OH குழு VO2+/VO2+ வினையை ஊக்குவிக்கும், இதன் மூலம் மின்முனையின் ஹைட்ரோஃபிலிசிட்டியை அதிகரிக்கிறது, அதன் மூலம் பரவல் மற்றும் எலக்ட்ரான் பரிமாற்ற விகிதங்களை ஊக்குவிக்கிறது.HWO-50% C76 மாதிரி படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி கூடுதல் C76 உச்சநிலையைக் காட்டுகிறது.~2905, 2375, 1705, 1607, மற்றும் 1445 செமீ3 இல் உள்ள சிகரங்களை முறையே CH, O=C=O, C=O, C=C மற்றும் CO நீட்டிக்கும் அதிர்வுகளுக்கு ஒதுக்கலாம்.ஆக்ஸிஜன் செயல்பாட்டுக் குழுக்கள் C=O மற்றும் CO ஆகியவை வெனடியத்தின் ரெடாக்ஸ் எதிர்வினைகளுக்கு செயலில் உள்ள மையங்களாக செயல்படும் என்பது அனைவரும் அறிந்ததே.இரண்டு மின்முனைகளின் ஈரத்தன்மையை சோதித்து ஒப்பிட, படம் 5b, c இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி தொடர்பு கோண அளவீடுகள் பயன்படுத்தப்பட்டன.HWO மின்முனையானது நீர்த்துளிகளை உடனடியாக உறிஞ்சி, கிடைக்கும் OH செயல்பாட்டுக் குழுக்களின் காரணமாக சூப்பர்ஹைட்ரோஃபிலிசிட்டியைக் குறிக்கிறது.HWO-50% C76 அதிக ஹைட்ரோபோபிக் ஆகும், 10 வினாடிகளுக்குப் பிறகு சுமார் 135° தொடர்பு கோணம் இருக்கும்.இருப்பினும், மின்வேதியியல் அளவீடுகளில், HWO-50%C76 மின்முனையானது ஒரு நிமிடத்திற்கும் குறைவான நேரத்தில் முழுமையாக ஈரப்படுத்தப்பட்டது.ஈரத்தன்மை அளவீடுகள் XPS மற்றும் FTIR முடிவுகளுடன் ஒத்துப்போகின்றன, HWO மேற்பரப்பில் அதிக OH குழுக்கள் அதை ஒப்பீட்டளவில் அதிக ஹைட்ரோஃபிலிக் செய்கிறது என்று பரிந்துரைக்கிறது.
HWO மற்றும் HWO-C76 நானோகாம்போசைட்டுகளின் VO2+/VO2+ வினைகள் சோதிக்கப்பட்டன, மேலும் கலப்பு அமிலங்களில் VO2+/VO2+ எதிர்வினைகளின் போது ஏற்படும் குளோரின் வாயுவின் பரிணாமத்தை HWO அடக்கும் என்று எதிர்பார்க்கப்பட்டது, அதே நேரத்தில் C76 மேலும் விரும்பிய VO2+/ VO2+ ஐ ஊக்கப்படுத்தும்.10%, 30% மற்றும் 50% C76 கொண்ட HWO இடைநீக்கங்கள் UCC மின்முனைகளுக்கு சுமார் 2 mg/cm2 மொத்த சுமையுடன் பயன்படுத்தப்பட்டன.
படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி.6, எலக்ட்ரோடு மேற்பரப்பில் VO2+/VO2+ எதிர்வினையின் இயக்கவியல் கலப்பு அமில எலக்ட்ரோலைட்டுகளில் CV ஐப் பயன்படுத்தி ஆய்வு செய்யப்பட்டது.ΔEp மற்றும் Ipa/Ipcஐ ஒப்பிடுவதற்கு வசதியாக மின்னோட்டங்கள் I/Ipa ஆகக் காட்டப்படுகின்றன.பல்வேறு வினையூக்கிகள் படத்தில் இருந்து நேரடியாக பெறப்படுகின்றன.தற்போதைய பகுதி அலகு தரவு படம் 2S இல் காட்டப்பட்டுள்ளது.அத்திப்பழத்தில்.எலெக்ட்ரோட் மேற்பரப்பில் VO2+/VO2+ ரெடாக்ஸ் வினையின் எலக்ட்ரான் பரிமாற்ற வீதத்தை HWO சற்று அதிகரிக்கிறது மற்றும் ஒட்டுண்ணி குளோரின் பரிணாமத்தின் எதிர்வினையை அடக்குகிறது என்பதை படம் 6a காட்டுகிறது.இருப்பினும், C76 எலக்ட்ரான் பரிமாற்ற வீதத்தை கணிசமாக அதிகரிக்கிறது மற்றும் குளோரின் பரிணாம எதிர்வினைக்கு ஊக்கமளிக்கிறது.எனவே, HWO மற்றும் C76 ஆகியவற்றின் சரியான கலவையுடன் கூடிய ஒரு சிக்கலானது சிறந்த செயல்பாடு மற்றும் குளோரின் எதிர்வினையைத் தடுக்கும் உயர்ந்த திறனைக் கொண்டிருக்க வேண்டும்.C76 உள்ளடக்கத்தை அதிகரித்த பிறகு, மின்முனையின் மின்வேதியியல் செயல்பாடு மேம்பட்டது, இது ΔEp இன் குறைவு மற்றும் Ipa/Ipc விகிதத்தில் (அட்டவணை S3) அதிகரிப்பால் நிரூபிக்கப்பட்டது.படம் 6d (அட்டவணை S3) இல் உள்ள Nyquist ப்ளாட்டில் இருந்து பிரித்தெடுக்கப்பட்ட RCT மதிப்புகளால் இது உறுதிப்படுத்தப்பட்டது, அங்கு C76 இன் அதிகரிக்கும் உள்ளடக்கத்துடன் RCT மதிப்புகள் குறைந்து வருவது கண்டறியப்பட்டது.இந்த முடிவுகள் லீயின் ஆய்வுடன் ஒத்துப்போகின்றன, இதில் மீசோபோரஸ் WO3 உடன் மெசோபோரஸ் கார்பனைச் சேர்ப்பது VO2+/VO2+35 இல் சார்ஜ் பரிமாற்ற இயக்கவியலை மேம்படுத்தியது.ஒரு நேர்மறை எதிர்வினை மின்முனையின் கடத்துத்திறனை (C=C பிணைப்பு) 18,24,35,36,37 சார்ந்து இருக்கலாம் என்று இது அறிவுறுத்துகிறது.[VO(H2O)5]2+ மற்றும் [VO2(H2O)4]+ ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான ஒருங்கிணைப்பு வடிவவியலில் ஏற்பட்ட மாற்றத்தின் காரணமாக, திசு ஆற்றலைக் குறைப்பதன் மூலம் C76 மறுமொழி ஓவர் ஸ்ட்ரெய்னையும் குறைக்கலாம்.இருப்பினும், HWO மின்முனைகளால் இது சாத்தியமில்லை.
(அ) ​​0.1 M VOSO4/1 M H2SO4 + 1 M HCl எலக்ட்ரோலைட்டில் (ν = 5 mV/s இல்) VO2+/VO2+ எதிர்வினைகளில் வெவ்வேறு HWO:C76 விகிதங்களைக் கொண்ட UCC மற்றும் HWO-C76 கலவைகளின் சுழற்சி மின்னழுத்த நடத்தை.(b) Randles-Sevchik மற்றும் (c) Nicholson's VO2+/VO2+ முறையானது பரவல் செயல்திறனை மதிப்பிடுவதற்கும் k0 மதிப்புகளைப் பெறுவதற்கும் (d).
HWO-50% C76 ஆனது VO2+/VO2+ வினைக்கான C76 போன்ற மின்னாற்பகுப்புச் செயல்பாட்டை வெளிப்படுத்தியது மட்டுமல்லாமல், மேலும் சுவாரஸ்யமாக, படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, C76 உடன் ஒப்பிடும் போது குளோரின் வாயுவின் பரிணாம வளர்ச்சியையும் இது அடக்கியது.6a, அத்திப்பழத்தில் சிறிய அரைவட்டத்தைக் காட்டுவதற்கு கூடுதலாக.6 கிராம் (குறைந்த RCT).C76 ஆனது HWO-50% C76 (அட்டவணை S3) ஐ விட அதிக வெளிப்படையான Ipa/Ipc ஐக் காட்டியது, மேம்படுத்தப்பட்ட எதிர்வினை மீள்தன்மை காரணமாக அல்ல, ஆனால் SHE உடன் ஒப்பிடும்போது 1.2 V இல் குளோரின் குறைப்பு உச்சத்துடன் ஒன்றுடன் ஒன்று இணைந்ததால்.HWO-50% C76 இன் சிறந்த செயல்திறன் எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட அதிக மின்கடத்தும் C76 மற்றும் HWO இல் W-OH இன் உயர் ஈரத்தன்மை மற்றும் வினையூக்க செயல்பாடுகளுக்கு இடையே உள்ள சினெர்ஜிக்குக் காரணம்.குறைவான குளோரின் உமிழ்வு முழு கலத்தின் சார்ஜிங் செயல்திறனை மேம்படுத்தும் அதே வேளையில், மேம்படுத்தப்பட்ட இயக்கவியல் முழு செல் மின்னழுத்தத்தின் செயல்திறனை அதிகரிக்கும்.
சமன்பாடு S1 இன் படி, பரவலால் கட்டுப்படுத்தப்படும் ஒரு அரை-மீளக்கூடிய (ஒப்பீட்டளவில் மெதுவான எலக்ட்ரான் பரிமாற்ற) எதிர்வினைக்கு, உச்ச மின்னோட்டம் (IP) எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை (n), மின்முனை பகுதி (A), பரவல் குணகம் (D), எண் ஆகியவற்றைப் பொறுத்தது. எலக்ட்ரான்களின் பரிமாற்ற குணகம் (α) மற்றும் ஸ்கேனிங் வேகம் (ν).சோதனை செய்யப்பட்ட பொருட்களின் பரவல் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட நடத்தையை ஆய்வு செய்வதற்காக, IP மற்றும் ν1/2 இடையேயான உறவு திட்டமிடப்பட்டு படம் 6b இல் காட்டப்பட்டுள்ளது.அனைத்து பொருட்களும் நேரியல் உறவைக் காட்டுவதால், எதிர்வினை பரவலால் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது.VO2+/VO2+ எதிர்வினை அரை-மீளக்கூடியதாக இருப்பதால், கோட்டின் சாய்வு பரவல் குணகம் மற்றும் α இன் மதிப்பைப் பொறுத்தது (சமன்பாடு S1).நிலையான பரவல் குணகம் (≈ 4 × 10–6 செ.மீ.2/s)52 காரணமாக, வரி சாய்வில் உள்ள வேறுபாடு நேரடியாக α இன் வெவ்வேறு மதிப்புகளைக் குறிக்கிறது, எனவே C76 மற்றும் HWO -50 உடன் மின்முனை மேற்பரப்பில் எலக்ட்ரான் பரிமாற்றத்தின் வெவ்வேறு விகிதங்கள். % C76, செங்குத்தான சரிவுகளை வெளிப்படுத்துகிறது (அதிக எலக்ட்ரான் பரிமாற்ற வீதம்).
அட்டவணை S3 (படம் 6d) இல் காட்டப்பட்டுள்ள கணக்கிடப்பட்ட குறைந்த அதிர்வெண் கொண்ட வார்பர்க் சரிவுகள் (W) அனைத்து பொருட்களுக்கும் 1 க்கு நெருக்கமான மதிப்புகளைக் கொண்டுள்ளன, இது ரெடாக்ஸ் துகள்களின் சரியான பரவலைக் குறிக்கிறது மற்றும் CV க்கு எதிராக IP இன் நேரியல் நடத்தை மற்றும் ν1/2 ஐ உறுதிப்படுத்துகிறது.அளவீடுகள் .HWO-50% C76 க்கு, வார்பர்க் சாய்வு ஒற்றுமையிலிருந்து 1.32 க்கு விலகுகிறது, இது எதிர்வினைகளின் (VO2+) அரை-எல்லையற்ற பரவலில் இருந்து மட்டுமல்லாமல், எலக்ட்ரோடு போரோசிட்டி காரணமாக பரவல் நடத்தையில் மெல்லிய அடுக்கு நடத்தையையும் பரிந்துரைக்கிறது.
VO2+/VO2+ ரெடாக்ஸ் எதிர்வினையின் மீள்தன்மையை (எலக்ட்ரான் பரிமாற்ற வீதம்) மேலும் பகுப்பாய்வு செய்ய, நிக்கல்சன் அரை-மீளக்கூடிய எதிர்வினை முறையும் நிலையான விகித மாறிலி k041.42 ஐ தீர்மானிக்க பயன்படுத்தப்பட்டது.இது S2 சமன்பாட்டைப் பயன்படுத்தி ν−1/2 இன் செயல்பாடாக ΔEp இன் செயல்பாடாக பரிமாணமற்ற இயக்க அளவுரு Ψ ஐ வரைவதன் மூலம் செய்யப்படுகிறது.ஒவ்வொரு மின்முனை பொருளுக்கும் விளைந்த Ψ மதிப்புகளை அட்டவணை S4 காட்டுகிறது.ஒவ்வொரு ப்ளாட்டின் சாய்விற்கும் S3 சமன்பாட்டைப் பயன்படுத்தி k0 × 104 cm/s (ஒவ்வொரு வரிசைக்கும் அடுத்ததாக எழுதப்பட்டு அட்டவணை S4 இல் வழங்கப்பட்டுள்ளது) பெற முடிவுகளை (படம் 6c) வரையவும்.HWO-50% C76 மிக உயர்ந்த சாய்வு (படம் 6c) மற்றும் அதனால் 2.47 × 10-4 செமீ/வி மிக உயர்ந்த k0 மதிப்பு இருப்பது கண்டறியப்பட்டது.இந்த மின்முனையானது CV மற்றும் EIS முடிவுகள் 6a மற்றும் d மற்றும் அட்டவணை S3 ஆகியவற்றுடன் ஒத்துப்போகும் வேகமான இயக்கவியலை வழங்குகிறது.கூடுதலாக, k0 மதிப்புகள் RCT மதிப்புகளைப் பயன்படுத்தி (அட்டவணை S3) சமன்பாடு S4 இன் Nyquist அடுக்குகளிலிருந்து (படம் 6d) பெறப்பட்டது.EIS இலிருந்து இந்த k0 முடிவுகள் அட்டவணை S4 இல் சுருக்கப்பட்டுள்ளன, மேலும் HWO-50% C76 சினெர்ஜிஸ்டிக் விளைவு காரணமாக அதிக எலக்ட்ரான் பரிமாற்ற வீதத்தை வெளிப்படுத்துகிறது என்பதையும் காட்டுகிறது.ஒவ்வொரு முறையின் வெவ்வேறு தோற்றம் காரணமாக k0 இன் மதிப்பு வேறுபட்டாலும், அது இன்னும் அதே அளவு வரிசையைக் காட்டுகிறது மற்றும் நிலைத்தன்மையைக் காட்டுகிறது.
அடையக்கூடிய சிறந்த இயக்கவியலை முழுமையாகப் புரிந்து கொள்ள, உகந்த மின்முனைப் பொருளை காப்பிடப்படாத UCC மற்றும் TCC மின்முனைகளுடன் ஒப்பிடுவது முக்கியம்.VO2+/VO2+ எதிர்வினைக்கு, HWO-C76 குறைந்த ΔEp மற்றும் சிறந்த மீள்தன்மையைக் காட்டியது மட்டுமல்லாமல், TCC உடன் ஒப்பிடும்போது ஒட்டுண்ணி குளோரின் பரிணாம வினையை கணிசமாக அடக்கியது, OHA ஐப் பார்க்கும்போது 1.45 V இல் குறிப்பிடத்தக்க மின்னோட்ட வீழ்ச்சியால் குறிப்பிடப்பட்டுள்ளது (படம் 1). 7a).நிலைத்தன்மையின் அடிப்படையில், HWO-50% C76 உடல் ரீதியாக நிலையானது என்று நாங்கள் கருதினோம், ஏனெனில் வினையூக்கியானது PVDF பைண்டருடன் கலந்து கார்பன் துணி மின்முனைகளில் பயன்படுத்தப்பட்டது.UCCக்கான 50 mV உடன் ஒப்பிடும்போது, ​​HWO-50% C76 150 சுழற்சிகளுக்குப் பிறகு 44 mV இன் உச்சநிலை மாற்றத்தைக் காட்டியது (சிதைவு விகிதம் 0.29 mV/சுழற்சி) (படம் 7b).இது ஒரு பெரிய வித்தியாசமாக இருக்காது, ஆனால் UCC மின்முனைகளின் இயக்கவியல் மிகவும் மெதுவாக உள்ளது மற்றும் சைக்கிள் ஓட்டுதலுடன் சிதைகிறது, குறிப்பாக பின் எதிர்வினைக்கு.TCC இன் மீள்தன்மை UCC ஐ விட மிகவும் சிறப்பாக இருந்தாலும், TCC 150 சுழற்சிகளுக்குப் பிறகு 73 mV இன் பெரிய உச்சநிலை மாற்றத்தைக் கொண்டிருப்பது கண்டறியப்பட்டது, இது அதன் மேற்பரப்பில் இருந்து அதிக அளவு குளோரின் வெளியிடப்பட்டதன் காரணமாக இருக்கலாம்.வினையூக்கி மின்முனையின் மேற்பரப்பில் நன்றாக ஒட்டிக்கொண்டிருப்பதை உறுதி செய்ய.பரிசோதிக்கப்பட்ட அனைத்து மின்முனைகளிலும் காணக்கூடியது போல, ஆதரிக்கப்படும் வினையூக்கிகள் இல்லாதவை கூட சைக்கிள் ஓட்டுதலின் போது ஏற்படும் உச்சக்கட்டப் பிரித்தலில் ஏற்படும் மாற்றங்கள், வினையூக்கிப் பிரிப்பைக் காட்டிலும் இரசாயன மாற்றங்களால் பொருள் செயலிழப்பதால் ஏற்படுவதாகக் கூறுகிறது.மேலும், மின்முனை மேற்பரப்பில் இருந்து அதிக அளவு வினையூக்கி துகள்கள் பிரிக்கப்பட்டால், இது உச்சநிலைப் பிரிப்பில் (44 mV மட்டும் அல்ல) குறிப்பிடத்தக்க அதிகரிப்புக்கு வழிவகுக்கும், ஏனெனில் அடி மூலக்கூறு (UCC) VO2+/VO2+ க்கு ஒப்பீட்டளவில் செயலற்றது. ரெடாக்ஸ் எதிர்வினை.
CV (a) இன் ஒப்பீடு மற்றும் CCC ஐப் பொறுத்தவரை உகந்த மின்முனைப் பொருளின் ரெடாக்ஸ் எதிர்வினை VO2+/VO2+ (b) நிலைத்தன்மை.எலக்ட்ரோலைட் 0.1 M VOSO4/1 M H2SO4 + 1 M HCl இல், அனைத்து CVகளும் ν = 5 mV/s க்கு சமம்.
VRFB தொழில்நுட்பத்தின் பொருளாதார கவர்ச்சியை அதிகரிக்க, வெனடியம் ரெடாக்ஸ் வினையின் இயக்கவியலை மேம்படுத்துவதும் புரிந்துகொள்வதும் அதிக ஆற்றல் திறனை அடைவதற்கு அவசியம்.கலவைகள் HWO-C76 தயாரிக்கப்பட்டது மற்றும் VO2+/VO2+ எதிர்வினை மீதான அவற்றின் மின்னாற்பகுப்பு விளைவு ஆய்வு செய்யப்பட்டது.HWO சிறிய இயக்க மேம்பாட்டைக் காட்டியது, ஆனால் கலப்பு அமில எலக்ட்ரோலைட்டுகளில் குளோரின் பரிணாமத்தை கணிசமாக அடக்கியது.HWO-அடிப்படையிலான மின்முனைகளின் இயக்கவியலை மேலும் மேம்படுத்த HWO:C76 இன் பல்வேறு விகிதங்கள் பயன்படுத்தப்பட்டன.C76 இன் உள்ளடக்கத்தை HWO க்கு அதிகரிப்பது, மாற்றியமைக்கப்பட்ட மின்முனையில் VO2+/VO2+ வினையின் எலக்ட்ரான் பரிமாற்ற இயக்கவியலை மேம்படுத்தலாம், இதில் HWO-50% C76 சிறந்த பொருளாகும், ஏனெனில் இது சார்ஜ் பரிமாற்ற எதிர்ப்பைக் குறைக்கிறது மற்றும் குளோரின் வாயு பரிணாமத்தை ஒப்பிடும்போது மேலும் ஒடுக்குகிறது. C76.மற்றும் TCC வெளியிடப்பட்டது.இது C=C sp2 கலப்பினம், OH மற்றும் W-OH செயல்பாட்டுக் குழுக்களுக்கு இடையேயான ஒருங்கிணைந்த விளைவின் காரணமாகும்.HWO-50% C76 இன் சிதைவு விகிதம் பல சைக்கிள் ஓட்டுதலின் கீழ் 0.29mV/சுழற்சி என கண்டறியப்பட்டது, UCC மற்றும் TCC முறையே 0.33mV/cycle மற்றும் 0.49mV/cycle ஆகும், இது கலப்பு அமில எலக்ட்ரோலைட்டுகளில் மிகவும் நிலையானதாக உள்ளது.வழங்கப்பட்ட முடிவுகள் VO2+/VO2+ எதிர்வினைக்கான உயர் செயல்திறன் மின்முனைப் பொருட்களை வேகமான இயக்கவியல் மற்றும் உயர் நிலைத்தன்மையுடன் வெற்றிகரமாக அடையாளம் காட்டுகிறது.இது வெளியீட்டு மின்னழுத்தத்தை அதிகரிக்கும், இதன் மூலம் VRFB இன் ஆற்றல் செயல்திறனை மேம்படுத்துகிறது, இதன் மூலம் அதன் எதிர்கால வணிகமயமாக்கலின் விலை குறைகிறது.
தற்போதைய ஆய்வில் பயன்படுத்தப்படும் மற்றும்/அல்லது பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்ட தரவுத்தொகுப்புகள் நியாயமான கோரிக்கையின் பேரில் அந்தந்த ஆசிரியர்களிடமிருந்து கிடைக்கின்றன.
லுடரர் ஜி. மற்றும் பலர்.உலகளாவிய குறைந்த கார்பன் ஆற்றல் காட்சிகளில் காற்று மற்றும் சூரிய சக்தியை மதிப்பிடுதல்: ஒரு அறிமுகம்.ஆற்றல் பொருளாதாரம்.64, 542–551.https://doi.org/10.1016/j.eneco.2017.03.027 (2017).
லீ, ஹெச்ஜே, பார்க், எஸ். மற்றும் கிம், எச்ஜே. மின் வேதியியல்.சமூகம்.165(5), A952-A956.https://doi.org/10.1149/2.0881805jes (2018).
ஷா, ஏஏ, தங்கிராலா, ஆர்., சிங், ஆர்., வில்ஸ், ஆர்ஜிஏ மற்றும் வால்ஷ், எஃப்கே டைனமிக் யூனிட் செல் மாடல் ஆல்-வெனடியம் ரெடாக்ஸ் ஃப்ளோ பேட்டரி.ஜே. மின் வேதியியல்.சமூகம்.158(6), A671.https://doi.org/10.1149/1.3561426 (2011).
Gandomi, YA, Aaron, DS, Zawodzinski, TA, and Mench, MM ஒரு ஆல்-வெனடியம் ரெடாக்ஸ் ஃப்ளோ பேட்டரிக்கான இன்-சிட்டு சாத்தியமான விநியோக அளவீடு மற்றும் சரிபார்ப்பு மாதிரி.ஜே. மின் வேதியியல்.சமூகம்.163(1), A5188-A5201.https://doi.org/10.1149/2.0211601jes (2016).
சுஷிமா, எஸ். மற்றும் சுஸுகி, டி. எலெக்ட்ரோட் கட்டமைப்பை மேம்படுத்துவதற்காக ஒரு இன்டர்டிஜிட்டட் ஃப்ளக்ஸ் ஃபீல்ட் கொண்ட வெனடியம் ரெடாக்ஸ் பேட்டரியின் மாடலிங் மற்றும் சிமுலேஷன்.ஜே. மின் வேதியியல்.சமூகம்.167(2), 020553. https://doi.org/10.1149/1945-7111/ab6dd0 (2020).
Sun, B. மற்றும் Skillas-Kazakos, M. வெனடியம் ரெடாக்ஸ் பேட்டரிகளில் பயன்பாட்டிற்கான கிராஃபைட் எலக்ட்ரோடு மெட்டீரியல்களின் மாற்றம் - I. வெப்ப சிகிச்சை.மின் வேதியியல்.ஆக்டா 37(7), 1253–1260.https://doi.org/10.1016/0013-4686(92)85064-R (1992).
Liu, T., Li, S., Zhang, H., மற்றும் Chen, J. வெனடியம் ஃப்ளோ பேட்டரிகளில் (VFBs) சக்தி அடர்த்தியை மேம்படுத்த எலக்ட்ரோடு பொருட்களில் முன்னேற்றம்.ஜே. ஆற்றல் வேதியியல்.27(5), 1292–1303.https://doi.org/10.1016/j.jechem.2018.07.003 (2018).
லியு, QH மற்றும் பலர்.உகந்த மின்முனை கட்டமைப்பு மற்றும் சவ்வு தேர்வுடன் கூடிய உயர் செயல்திறன் கொண்ட வெனடியம் ரெடாக்ஸ் ஃப்ளோ செல்.ஜே. மின் வேதியியல்.சமூகம்.159(8), A1246-A1252.https://doi.org/10.1149/2.051208jes (2012).
வெய், ஜி., ஜியா, கே., லியு, ஜே., மற்றும் யாங், கே. கார்பன் கொண்ட காம்போசிட் கார்பன் நானோகுழாய் வினையூக்கி மின்முனைகள் வெனடியம் ரெடாக்ஸ் பேட்டரி பயன்பாடுகளுக்கான ஆதரவை உணர்ந்தன.ஜே. பவர் சப்ளை.220, 185-192.https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2012.07.081 (2012).
மூன், எஸ்., க்வான், பிவி, சாங், ஒய்., மற்றும் க்வான், ஒய்ஜே. மின் வேதியியல்.சமூகம்.166(12), A2602.https://doi.org/10.1149/2.1181912jes (2019).
ஹுவாங், ஆர்.-எச்.காத்திரு.வெனடியம் ரெடாக்ஸ் ஃப்ளோ பேட்டரிகளுக்காக பிளாட்டினம்/மல்டி சுவர் கார்பன் நானோகுழாய்களுடன் மாற்றியமைக்கப்பட்ட செயலில் உள்ள மின்முனைகள்.ஜே. மின் வேதியியல்.சமூகம்.159(10), A1579.https://doi.org/10.1149/2.003210jes (2012).
ஆனால், எஸ். மற்றும் பலர்.வெனடியம் ரெடாக்ஸ் ஃப்ளோ பேட்டரி ஆர்கனோமெட்டாலிக் சாரக்கட்டுகளிலிருந்து பெறப்பட்ட நைட்ரஜன்-டோப் செய்யப்பட்ட கார்பன் நானோகுழாய்களால் அலங்கரிக்கப்பட்ட எலக்ட்ரோகேடலிஸ்ட்களைப் பயன்படுத்துகிறது.ஜே. மின் வேதியியல்.சமூகம்.165(7), A1388.https://doi.org/10.1149/2.0621807jes (2018).
கான், பி. மற்றும் பலர்.வெனடியம் ரெடாக்ஸ் ஃப்ளோ பேட்டரிகளுக்கான VO2+/ மற்றும் V2+/V3+ ரெடாக்ஸ் ஜோடிகளுக்கு சிறந்த மின்வேதியியல் செயலில் உள்ள பொருட்களாக கிராபெனின் ஆக்சைடு நானோஷீட்கள்.கார்பன் 49(2), 693–700.https://doi.org/10.1016/j.carbon.2010.10.022 (2011).
Gonzalez, Z. மற்றும் பலர்.வெனடியம் ரெடாக்ஸ் பேட்டரிகளுக்கு கிராபெனின்-மாற்றியமைக்கப்பட்ட கிராஃபைட்டின் சிறந்த மின்வேதியியல் செயல்திறன் உணரப்பட்டது.ஜே. பவர் சப்ளை.338, 155-162.https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2016.10.069 (2017).
González Z., Vizirianu S., Dinescu G., Blanco S. மற்றும் Santamaria R. கார்பன் நானோவால் படங்கள் வெனடியம் ரெடாக்ஸ் ஃப்ளோ பேட்டரிகளில் நானோ கட்டமைக்கப்பட்ட எலக்ட்ரோடு பொருட்களாக.நானோ ஆற்றல் 1(6), 833–839.https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2012.07.003 (2012).
Opar DO, Nankya R., Lee J., மற்றும் Yung H. முப்பரிமாண கிராபெனின்-மாற்றியமைக்கப்பட்ட மீசோபோரஸ் கார்பன் உயர் செயல்திறன் கொண்ட வெனடியம் ரெடாக்ஸ் ஃப்ளோ பேட்டரிகளுக்காக உணரப்பட்டது.மின் வேதியியல்.சட்டம் 330, 135276. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2019.135276 (2020).