304 კაპილარული მილის ნანოკომპოზიტები ვოლფრამის ოქსიდზე/ფულერენზე დაფუძნებული, როგორც ელექტროკატალიზატორები და პარაზიტული VO2+/VO2+ რეაქციების ინჰიბიტორები შერეულ მჟავებში

გმადლობთ Nature.com-ის მონახულებისთვის.თქვენ იყენებთ ბრაუზერის ვერსიას შეზღუდული CSS მხარდაჭერით.საუკეთესო გამოცდილებისთვის, გირჩევთ გამოიყენოთ განახლებული ბრაუზერი (ან გამორთოთ თავსებადობის რეჟიმი Internet Explorer-ში).გარდა ამისა, მუდმივი მხარდაჭერის უზრუნველსაყოფად, ჩვენ ვაჩვენებთ საიტს სტილის და JavaScript-ის გარეშე.
აჩვენებს კარუსელს სამი სლაიდისგან ერთდროულად.გამოიყენეთ წინა და შემდეგი ღილაკები ერთდროულად სამ სლაიდში გადასაადგილებლად, ან გამოიყენეთ სლაიდერის ღილაკები ბოლოს, რომ გადაადგილდეთ სამ სლაიდზე ერთდროულად.

უჟანგავი ფოლადის 304 Coil Tube ქიმიური შემადგენლობა

304 უჟანგავი ფოლადის Coil Tube არის ერთგვარი austenitic ქრომი-ნიკელის შენადნობი.უჟანგავი ფოლადის 304 Coil Tube მწარმოებლის მიხედვით, მასში მთავარი კომპონენტია Cr (17%-19%) და Ni (8%-10.5%).კოროზიისადმი მდგრადობის გასაუმჯობესებლად, არსებობს მცირე რაოდენობით Mn (2%) და Si (0,75%).

უჟანგავი ფოლადის 304 Coil Tube მექანიკური თვისებები

304 უჟანგავი ფოლადის ხვეული მილის მექანიკური თვისებები შემდეგია:

• დაჭიმვის სიმტკიცე: ≥515MPa
• გამტარუნარიანობა: ≥205MPa
• დრეკადობა: ≥30%

უჟანგავი ფოლადის 304 Coil Tube-ის გამოყენება და გამოყენება

ვანადიუმის რედოქს ნაკადის ბატარეების (VRFB) შედარებით მაღალი ღირებულება ზღუდავს მათ ფართო გამოყენებას.ელექტროქიმიური რეაქციების კინეტიკა უნდა გაუმჯობესდეს, რათა გაიზარდოს VRFB-ის სიმძლავრის სიმკვრივე და ენერგოეფექტურობა, რითაც შემცირდეს VRFB-ის კვტ/სთ ღირებულება.ამ ნაშრომში, ჰიდროთერმულად სინთეზირებული ჰიდრატირებული ვოლფრამის ოქსიდის (HWO) ნანონაწილაკები, C76 და C76/HWO, დეპონირებული იყო ნახშირბადის ქსოვილის ელექტროდებზე და გამოიცადა, როგორც ელექტროკატალიზატორები VO2+/VO2+ რედოქსის რეაქციისთვის.საველე ემისიის სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპია (FESEM), ენერგიის დისპერსიული რენტგენის სპექტროსკოპია (EDX), მაღალი გარჩევადობის გადამცემი ელექტრონული მიკროსკოპია (HR-TEM), რენტგენის დიფრაქცია (XRD), რენტგენის ფოტოელექტრონული სპექტროსკოპია (XPS), ინფრაწითელი ფურიე ტრანსფორმაციის სპექტროსკოპია (FTIR) და კონტაქტის კუთხის გაზომვები.გაირკვა, რომ HWO-ში C76 ფულერენის დამატებამ შეიძლება გააძლიეროს ელექტროდის კინეტიკა VO2+/VO2+ რედოქს რეაქციასთან მიმართებაში გამტარობის გაზრდით და მის ზედაპირზე ჟანგბადის შემცველი ფუნქციური ჯგუფების მიწოდებით.HWO/C76 კომპოზიტი (50 wt% C76) აღმოჩნდა ყველაზე შესაფერისი VO2+/VO2+ რეაქციისთვის ΔEp 176 mV-თან შედარებით 365 mV დაუმუშავებელი ნახშირბადის ქსოვილისთვის (UCC).გარდა ამისა, HWO/C76 კომპოზიტმა აჩვენა პარაზიტული ქლორის ევოლუციის რეაქციის მნიშვნელოვანი ინჰიბიცია W-OH ფუნქციური ჯგუფების გამო.
ადამიანის ინტენსიურმა აქტივობამ და სწრაფმა ინდუსტრიულმა რევოლუციამ გამოიწვია ელექტროენერგიაზე შეუჩერებლად მაღალი მოთხოვნა, რომელიც იზრდება დაახლოებით 3%-ით წელიწადში1.ათწლეულების განმავლობაში, წიაღისეული საწვავის, როგორც ენერგიის წყაროს ფართოდ გამოყენებამ გამოიწვია სათბურის გაზების ემისიები, რაც იწვევს გლობალურ დათბობას, წყლისა და ჰაერის დაბინძურებას, რაც საფრთხეს უქმნის მთელ ეკოსისტემებს.შედეგად, 2050 წლისთვის პროგნოზირებულია სუფთა განახლებადი ენერგიისა და მზის ენერგიის წილი მთლიანი ელექტროენერგიის 75%-ს1.თუმცა, როდესაც განახლებადი ენერგიის წარმოება აღემატება მთლიანი ელექტროენერგიის წარმოების 20%-ს, ქსელი ხდება არასტაბილური 1. ენერგიის შენახვის ეფექტური სისტემების განვითარება გადამწყვეტია ამ გარდამავალში, რადგან მათ უნდა შეინახონ ჭარბი ელექტროენერგია და დააბალანსონ მიწოდება და მოთხოვნა.
ენერგიის შესანახ ყველა სისტემას შორის, როგორიცაა ჰიბრიდული ვანადიუმის რედოქს ნაკადის ბატარეები2, ყველა ვანადიუმის რედოქს ნაკადის ბატარეები (VRFB) ყველაზე მოწინავეა მათი მრავალი უპირატესობის გამო3 და ითვლება საუკეთესო გამოსავალად ენერგიის გრძელვადიანი შენახვისთვის (~ 30 წელი).განახლებადი ენერგიის წყაროების გამოყენება4.ეს გამოწვეულია სიმძლავრისა და ენერგიის სიმკვრივის გამიჯვნის გამო, სწრაფი რეაგირებით, ხანგრძლივობით და შედარებით დაბალი წლიური ხარჯებით $65/კვტ/სთ-თან შედარებით 93-140$/კვტ/სთ ლითიუმ-იონური და ტყვიის მჟავა ბატარეებისთვის და 279-420 აშშ დოლარი/კვტ/სთ./კვტ/სთ ბატარეები შესაბამისად 4.
თუმცა, მათი ფართო კომერციალიზაცია კვლავ შეფერხებულია სისტემის შედარებით მაღალი კაპიტალის ხარჯებით, ძირითადად ბატარეების პაკეტების გამო4,5.ამრიგად, ბატარეის მუშაობის გაუმჯობესებამ ორი ნახევარუჯრედიანი რეაქციის კინეტიკის გაზრდით შეიძლება შეამციროს ბატარეის ზომა და ამით შეამციროს ღირებულება.ამიტომ საჭიროა ელექტროდის ზედაპირზე ელექტრონის სწრაფი გადატანა, რაც დამოკიდებულია ელექტროდის დიზაინზე, შემადგენლობაზე და სტრუქტურაზე, რომელიც საგულდაგულოდ უნდა იყოს ოპტიმიზირებული.მიუხედავად იმისა, რომ ნახშირბადზე დაფუძნებულ ელექტროდებს აქვთ კარგი ქიმიური და ელექტროქიმიური სტაბილურობა და კარგი ელექტრული გამტარობა, მათი კინეტიკა ნელი იქნება ჟანგბადის ფუნქციური ჯგუფების არარსებობისა და ჰიდროფილურობის გამო7,8.ამრიგად, სხვადასხვა ელექტროკატალიზატორები შერწყმულია ნახშირბადის ელექტროდებთან, განსაკუთრებით ნახშირბადის ნანოსტრუქტურებთან და ლითონის ოქსიდებთან, რათა გააუმჯობესოს ორივე ელექტროდის კინეტიკა, რითაც გაზარდოს VRFB ელექტროდების კინეტიკა.
გამოყენებულია ნახშირბადის მრავალი მასალა, როგორიცაა ნახშირბადის ქაღალდი9, ნახშირბადის ნანომილები10,11,12,13, გრაფენზე დაფუძნებული ნანოსტრუქტურები14,15,16,17, ნახშირბადის ნანობოჭკოები18 და სხვები19,20,21,22,23, გარდა ფულერენის ოჯახისა. .ჩვენს წინა კვლევაში C76-ზე, ჩვენ პირველად შევატყობინეთ ამ ფულერენის შესანიშნავი ელექტროკატალიტიკური აქტივობა VO2+/VO2+-ის მიმართ, სითბოს დამუშავებულ და დაუმუშავებელ ნახშირბადის ქსოვილთან შედარებით, მუხტის გადაცემის წინააღმდეგობა შემცირდა 99.5% და 97%24.ნახშირბადის მასალების კატალიზური მოქმედება VO2+/VO2+ რეაქციისთვის C76-თან შედარებით ნაჩვენებია ცხრილში S1.მეორეს მხრივ, მრავალი ლითონის ოქსიდი, როგორიცაა CeO225, ZrO226, MoO327, NiO28, SnO229, Cr2O330 და WO331, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38 გამოიყენება მათი გაზრდილი ტენიანობისა და მაღალი ოქსინების გამო.ჯგუფები.ცხრილი S2 გვიჩვენებს ამ ლითონის ოქსიდების კატალიზურ მოქმედებას VO2+/VO2+ რეაქციაში.WO3 გამოიყენებოდა სამუშაოების მნიშვნელოვან რაოდენობაში მისი დაბალი ღირებულების, მაღალი სტაბილურობის მჟავე გარემოში და მაღალი კატალიზური აქტივობის გამო31,32,33,34,35,36,37,38.თუმცა, WO3-მა აჩვენა მცირე გაუმჯობესება კათოდის კინეტიკაში.WO3-ის გამტარობის გასაუმჯობესებლად, შემოწმებული იქნა შემცირებული ვოლფრამის ოქსიდის (W18O49) გამოყენების ეფექტი ელექტროდის დადებით აქტივობაზე38.ჰიდრატირებული ვოლფრამის ოქსიდი (HWO) არასოდეს ყოფილა გამოცდილი VRFB აპლიკაციებში, თუმცა მან აჩვენა უფრო მაღალი აქტივობა სუპერკონდენსატორის აპლიკაციებში კათიონის უფრო სწრაფი დიფუზიის გამო უწყლო WOx39,40-თან შედარებით.მესამე თაობის მთლიანად ვანადიუმის რედოქს ნაკადის ბატარეა იყენებს შერეულ მჟავას ელექტროლიტს, რომელიც შედგება HCl და H2SO4-ისგან, ბატარეის მუშაობის გასაუმჯობესებლად და ელექტროლიტში ვანადიუმის იონების ხსნადობისა და სტაბილურობის გასაუმჯობესებლად.თუმცა, პარაზიტული ქლორის ევოლუციის რეაქცია მესამე თაობის ერთ-ერთ მინუსად იქცა, ამიტომ ქლორის შეფასების რეაქციის ჩახშობის გზების მოძიება რამდენიმე კვლევითი ჯგუფის ამოცანად იქცა.
აქ, VO2+/VO2+ რეაქციის ტესტები ჩატარდა HWO/C76 კომპოზიტებზე, რომლებიც დეპონირდება ნახშირბადის ქსოვილის ელექტროდებზე, რათა იპოვონ ბალანსი კომპოზიტების ელექტრულ გამტარობასა და რედოქსის რეაქციის კინეტიკას შორის ელექტროდის ზედაპირზე, პარაზიტული ქლორის დეპონირების ჩახშობისას.რეაქცია (KVR).ჰიდრატირებული ვოლფრამის ოქსიდის (HWO) ნანონაწილაკები სინთეზირებული იყო მარტივი ჰიდროთერმული მეთოდით.ექსპერიმენტები ჩატარდა შერეულ მჟავას ელექტროლიტში (H2SO4/HCl) მესამე თაობის VRFB (G3) სიმულაციისთვის მოხერხებულობისთვის და HWO-ის ეფექტის გამოსაკვლევად ქლორის პარაზიტული ევოლუციის რეაქციაზე42.
ვანადიუმის (IV) სულფატის ოქსიდის ჰიდრატი (VOSO4, 99.9%, Alfa-Aeser), გოგირდის მჟავა (H2SO4), მარილმჟავა (HCl), დიმეთილფორმამიდი (DMF, Sigma-Aldrich), პოლივინილიდენ ფტორიდი (PVDF, Sigma-Aldrich), ნატრიუმი ამ კვლევაში გამოყენებული იყო ვოლფრამის ოქსიდის დიჰიდრატი (Na2WO4, 99%, Sigma-Aldrich) და ჰიდროფილური ნახშირბადის ქსოვილი ELAT (საწვავის უჯრედების მაღაზია).
ჰიდრატირებული ვოლფრამის ოქსიდი (HWO) მომზადდა ჰიდროთერმული რეაქციით, რომელშიც 2 გ Na2WO4 მარილი იხსნება 12 მლ HO-ში უფერო ხსნარის მიღებამდე, შემდეგ კი 12 მლ 2 M HCl წვეთობრივად დაემატა ღია ყვითელი სუსპენზიის მიღებამდე. იქნა მიღებული.შეჩერება.ჰიდროთერმული რეაქცია ჩატარდა ტეფლონით დაფარულ უჟანგავი ფოლადის ავტოკლავში ღუმელში 180 ºC 3 საათის განმავლობაში.ნარჩენი შეაგროვეს ფილტრაციით, გარეცხეს 3-ჯერ ეთანოლით და წყლით, გააშრეს ღუმელში 70°C-ზე ~ 3 საათის განმავლობაში და შემდეგ დაფქული მოლურჯო-ნაცრისფერი HWO ფხვნილის მისაღებად.
მიღებული (დაუმუშავებელი) ნახშირბადის ქსოვილის ელექტროდები (CCT) გამოიყენებოდა იმ ფორმით, რომელშიც ისინი მიიღეს ან ექვემდებარებოდნენ თერმული დამუშავებას მილის ღუმელში 450°C ტემპერატურაზე 10 საათის განმავლობაში ჰაერში 15°C/წთ გათბობის სიჩქარით. მიიღეთ დამუშავებული UCC (TCC), s იგივე, რაც წინა ნამუშევარი 24. UCC და TCC დაჭრეს ელექტროდებად დაახლოებით 1,5 სმ სიგანისა და 7 სმ სიგრძის.C76, HWO, HWO-10% C76, HWO-30% C76 და HWO-50% C76-ის სუსპენზია მომზადდა 20 მგ აქტიური მასალის ფხვნილის და 10 wt% (~2.22 მგ) PVDF შემკვრელის დამატებით ~1 მლ. DMF მომზადდა და გაჟღენთილია 1 საათის განმავლობაში ერთგვაროვნების გასაუმჯობესებლად.შემდეგ 2 მგ C76, HWO და HWO-C76 კომპოზიტები იქნა გამოყენებული UCC აქტიური ელექტროდის ფართობის დაახლოებით 1.5 სმ2-ზე.ყველა კატალიზატორი ჩაიტვირთა UCC ელექტროდებზე და TCC გამოიყენებოდა მხოლოდ შედარებისთვის, რადგან ჩვენმა წინა ნაშრომმა აჩვენა, რომ თერმული დამუშავება საჭირო არ არის 24 .შთაბეჭდილების ჩამორჩენა მიიღწევა 100 μl სუსპენზიის (დატვირთვა 2 მგ) დავარცხნით მეტი ერთგვაროვნებისთვის.შემდეგ ყველა ელექტროდი გაშრეს ღუმელში ღამით 60°C-ზე.ელექტროდების გაზომვა ხდება ადრე და მის შემდეგ, რათა უზრუნველყოს მარაგის ზუსტი დატვირთვა.იმისათვის, რომ გვქონდეს გარკვეული გეომეტრიული ფართობი (~ 1,5 სმ 2) და თავიდან აიცილოთ ვანადიუმის ელექტროლიტის ელექტროდებზე აწევა კაპილარული ეფექტის გამო, აქტიურ მასალაზე დაიტანეს პარაფინის თხელი ფენა.
ველის ემისიის სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპი (FESEM, Zeiss SEM Ultra 60.5 kV) გამოყენებული იქნა HWO ზედაპირის მორფოლოგიის დასაკვირვებლად.ენერგიის დისპერსიული რენტგენის სპექტროსკოპია აღჭურვილი Feii8SEM (EDX, Zeiss AG) იყო გამოყენებული HWO-50%C76 ელემენტების UCC ელექტროდებზე გამოსასახად.მაღალი გარჩევადობის გადამცემი ელექტრონული მიკროსკოპი (HR-TEM, JOEL JEM-2100), რომელიც მუშაობს 200 კვ აჩქარების ძაბვაზე, გამოყენებული იქნა HWO ნაწილაკების მაღალი გარჩევადობის გამოსახულების და დიფრაქციული რგოლების მისაღებად.გამოიყენეთ Crystallographic Tool Box (CrysTBox) პროგრამული უზრუნველყოფა HWO დიფრაქციული რგოლების გასაანალიზებლად ringGUI ფუნქციის გამოყენებით და შეადარეთ შედეგები XRD მოდელებთან.UCC და TCC-ის სტრუქტურა და გრაფიტიზაცია განისაზღვრა რენტგენის დიფრაქციით (XRD) სკანირების სიჩქარით 2,4°/წთ 5°-დან 70°-მდე Cu Kα (λ = 1,54060 Å) პანალიტიკური რენტგენის დიფრაქტომეტრის გამოყენებით.(მოდელი 3600).XRD გვიჩვენებს HWO-ს კრისტალურ სტრუქტურას და ფაზებს.PANalytical X'Pert HighScore პროგრამული უზრუნველყოფა იყო გამოყენებული HWO მწვერვალების შესატყვისად ვოლფრამის ოქსიდის რუქებთან, რომლებიც ხელმისაწვდომია მონაცემთა ბაზაში45.შეადარეთ HWO შედეგები TEM შედეგებთან.HWO ნიმუშების ქიმიური შემადგენლობა და მდგომარეობა განისაზღვრა რენტგენის ფოტოელექტრონული სპექტროსკოპიით (XPS, ESCALAB 250Xi, ThermoScientific).CASA-XPS პროგრამული უზრუნველყოფა (v 2.3.15) გამოყენებული იყო პიკის დეკონვოლუციისა და მონაცემთა ანალიზისთვის.ფურიეს ტრანსფორმაციის ინფრაწითელი სპექტროსკოპია (FTIR, Perkin Elmer კლასის KBr FTIR სპექტრომეტრის გამოყენებით) გაზომვები ჩატარდა HWO და HWO-50%C76 ზედაპირული ფუნქციური ჯგუფების დასადგენად.შეადარეთ შედეგები XPS შედეგებს.საკონტაქტო კუთხის გაზომვები (KRUSS DSA25) ასევე გამოყენებული იყო ელექტროდების დასველებადობის დასახასიათებლად.
ყველა ელექტროქიმიური გაზომვისთვის გამოყენებული იქნა Biologic SP 300 სამუშაო ადგილი.ციკლური ვოლტამეტრია (CV) და ელექტროქიმიური წინაღობის სპექტროსკოპია (EIS) გამოყენებული იქნა VO2+/VO2+ რედოქს რეაქციის ელექტროდების კინეტიკასა და რეაგენტის დიფუზიის (VOSO4 (VO2+)) ეფექტის შესასწავლად რეაქციის სიჩქარეზე.ორივე ტექნოლოგია იყენებს სამ ელექტროდის უჯრედს ელექტროლიტის კონცენტრაციით 0,1 M VOSO4 (V4+) გახსნილი 1 M H2SO4 + 1 M HCl (შერეული მჟავა).წარმოდგენილი ყველა ელექტროქიმიური მონაცემი შესწორებულია IR.გაჯერებული კალომელის ელექტროდი (SCE) და პლატინის (Pt) ხვეული გამოიყენებოდა, როგორც საცნობარო და მრიცხველი ელექტროდი, შესაბამისად.CV-სთვის, სკანირების სიხშირეები (ν) 5, 20 და 50 მვ/წმ იყო გამოყენებული პოტენციურ ფანჯარაში (0-1) V შედარებით SCE-თან შედარებით VO2+/VO2+-ისთვის, შემდეგ შესწორებული იყო SHE მასშტაბით ნახაზზე (VSCE = 0,242). V შედარებით HSE) .ელექტროდის აქტივობის შეკავების გამოსაკვლევად, CV გადამუშავება ჩატარდა UCC, TCC, UCC-C76, UCC-HWO და UCC-HWO-50% C76-ზე ν ტოლი 5 mV/s.VO2+/VO2+ რედოქსის რეაქციისთვის EIS გაზომვებისთვის გამოყენებული იყო სიხშირის დიაპაზონი 0,01-105 ჰც და ღია წრედის ძაბვის (OCV) დარღვევა 10 მვ.თითოეული ექსპერიმენტი მეორდებოდა 2-3-ჯერ, რათა უზრუნველყოფილიყო შედეგების თანმიმდევრულობა.სიჩქარის ჰეტეროგენული მუდმივები (k0) მიღებული იქნა ნიკოლსონის მეთოდით46,47.
ჰიდრატირებული ვოლფრამის ოქსიდი (HVO) წარმატებით სინთეზირებულია ჰიდროთერმული მეთოდით.SEM სურათი ნახ.1a გვიჩვენებს, რომ დეპონირებული HWO შედგება ნანონაწილაკების გროვებისგან ნაწილაკების ზომებით 25-50 ნმ დიაპაზონში.
HWO-ს რენტგენის დიფრაქციული ნიმუში აჩვენებს პიკებს (001) და (002) ~23.5° და ~47.5°-ზე, შესაბამისად, რომლებიც დამახასიათებელია არასტოქიომეტრიული WO2.63 (W32O84) (PDF 077-0810, a = 21.4 Å,). b = 17,8 Å, c = 3,8 Å, α = β = γ = 90°), რაც შეესაბამება მის აშკარა ლურჯ ფერს (ნახ. 1ბ)48,49.სხვა მწვერვალები დაახლოებით 20.5°, 27.1°, 28.1°, 30.8°, 35.7°, 36.7° და 52.7° არის (140), (620), (350), (720), (740), (560).და (970) დიფრაქციული სიბრტყეები, შესაბამისად, 49 ორთორმბული WO2.63.სონგარა და სხვ.43 გამოიყენა იგივე სინთეზური მეთოდი თეთრი პროდუქტის მისაღებად, რაც მიეკუთვნებოდა WO3(H2O)0.333-ის არსებობას.თუმცა, ამ ნამუშევარში, სხვადასხვა პირობების გამო, მიიღეს ლურჯი-ნაცრისფერი პროდუქტი, რომელიც მიუთითებს WO3(H2O)0.333-ის თანაარსებობაზე (PDF 087-1203, a = 7.3 Å, b = 12.5 Å, c = 7.7 ) Å-ში. , α = β = γ = 90°) და ვოლფრამის ოქსიდის შემცირებული ფორმა.ნახევრად რაოდენობრივი ანალიზი X'Pert HighScore პროგრამული უზრუნველყოფით აჩვენა 26% WO3(H2O)0.333: 74% W32O84.ვინაიდან W32O84 შედგება W6+ და W4+ (1.67:1 W6+:W4+), W6+ და W4+ სავარაუდო შემცველობა არის დაახლოებით 72% W6+ და 28% W4+, შესაბამისად.SEM სურათები, 1-წამიანი XPS სპექტრები ბირთვის დონეზე, TEM სურათები, FTIR სპექტრები და რამანის სპექტრები C76 ნაწილაკების წარმოდგენილი იყო ჩვენს წინა ნაშრომში24.Kawada et al.50,51-ის მიხედვით, C76-ის რენტგენის დიფრაქციის ნიმუში გვიჩვენებს FCC-ის მონოკლინიკურ სტრუქტურას ტოლუოლის მოცილების შემდეგ.
SEM სურათები ნახ.2a და b გვიჩვენებს HWO და HWO-50%C76 წარმატებულ დეპონირებას UCC ელექტროდების ნახშირბადის ბოჭკოებზე და შორის.ვოლფრამის, ნახშირბადის და ჟანგბადის ელემენტარული რუქა SEM სურათზე ნახ. 2c ნაჩვენებია ნახ.2d–f, რომელიც აჩვენებს, რომ ვოლფრამი და ნახშირბადი ერთნაირად არის შერეული (გვიჩვენებს მსგავს განაწილებას) ელექტროდის ზედაპირზე და კომპოზიტი არ არის დეპონირებული თანაბრად.ნალექის მეთოდის ბუნებიდან გამომდინარე.
დეპონირებული HWO ნაწილაკების (a) და HWO-C76 ნაწილაკების (b) SEM გამოსახულებები.EDX რუკა, რომელიც ატვირთულია HWO-C76-ზე UCC-ში, გამოსახულების (c) ფართობის გამოყენებით, აჩვენებს ვოლფრამის (d), ნახშირბადის (e) და ჟანგბადის (f) განაწილებას ნიმუშში.
HR-TEM გამოიყენებოდა მაღალი გადიდების გამოსახულების და კრისტალოგრაფიული ინფორმაციისთვის (სურათი 3).HWO აჩვენებს ნანოკუბის მორფოლოგიას, როგორც ნაჩვენებია სურათზე 3a და უფრო ნათლად სურათზე 3b.შერჩეული უბნის დიფრაქციისთვის ნანოკუბის გადიდებით, ბრაგის კანონის დამაკმაყოფილებელი ბადეების სტრუქტურა და დიფრაქციული სიბრტყეები შეიძლება ვიზუალურად იყოს ნაჩვენები, როგორც ნაჩვენებია სურათზე 3c, რაც ადასტურებს მასალის კრისტალურობას.3c-ის ჩასმაში ნაჩვენებია მანძილი d 3.3 Å, რომელიც შეესაბამება (022) და (620) დიფრაქციულ სიბრტყეებს WO3(H2O)0.333 და W32O84, 43, 44, 49 ფაზებში, შესაბამისად.ეს შეესაბამება ზემოხსენებულ XRD ანალიზს (ნახ. 1b), რადგან დაკვირვებული ღეროვანი სიბრტყის მანძილი d (ნახ. 3c) შეესაბამება HWO ნიმუშში ყველაზე ძლიერ XRD პიკს.ნიმუშის რგოლები ასევე ნაჩვენებია ნახ.3d, სადაც თითოეული რგოლი შეესაბამება ცალკეულ სიბრტყეს.WO3(H2O)0.333 და W32O84 სიბრტყეები შეღებილია თეთრი და ლურჯი, შესაბამისად, და მათი შესაბამისი XRD მწვერვალები ასევე ნაჩვენებია ნახ. 1b.რგოლში ნაჩვენები პირველი რგოლი შეესაბამება (022) ან (620) დიფრაქციული სიბრტყის რენტგენის შაბლონის პირველ მონიშნულ პიკს.(022)-დან (402)-მდე რგოლები ნაპოვნია d-დისტანციები 3.30, 3.17, 2.38, 1.93 და 1.69 Å, რომლებიც შეესაბამება XRD მნიშვნელობებს 3.30, 3.17, 2.45, 1.96 და 1.1.Å, 44, 45, შესაბამისად.
(ა) HWO-ს HR-TEM გამოსახულება, (ბ) აჩვენებს გადიდებულ სურათს.ბადეების სიბრტყეების გამოსახულებები ნაჩვენებია (c), ხოლო ჩანართი (c) გვიჩვენებს სიბრტყეების გაფართოებულ სურათს და ინტერვალს d 0,33 ნმ, რომელიც შეესაბამება (002) და (620) სიბრტყეებს.(დ) HWO რგოლის ნიმუში, რომელიც აჩვენებს WO3(H2O)0.333 (თეთრი) და W32O84 (ლურჯი) ფაზებთან დაკავშირებულ სიბრტყეებს.
XPS ანალიზი ჩატარდა ვოლფრამის ზედაპირის ქიმიისა და დაჟანგვის მდგომარეობის დასადგენად (სურათები S1 და 4).სინთეზირებული HWO-ს ფართო დიაპაზონის XPS სკანირების სპექტრი ნაჩვენებია ნახ.S1, რაც მიუთითებს ვოლფრამის არსებობაზე.ძირითადი W 4f და O 1s დონეების XPS ვიწრო სკანირების სპექტრები ნაჩვენებია ნახ.4a და b, შესაბამისად.W 4f სპექტრი დაყოფილია ორ სპინ-ორბიტად ორად, რომლებიც შეესაბამება W ჟანგვის მდგომარეობის შეკავშირების ენერგიას. 4f5/2 და W 4f7/2 36.6 და 34.9 eV-ზე დამახასიათებელია W4+ მდგომარეობისთვის, შესაბამისად.ჟანგვის მდგომარეობის (W4+) არსებობა კიდევ უფრო ადასტურებს არასტოქიომეტრიული WO2.63-ის წარმოქმნას, ხოლო W6+-ის არსებობა მიუთითებს WO3(H2O)0.333-ის გამო სტექიომეტრულ WO3-ზე.დაყენებულმა მონაცემებმა აჩვენა, რომ W6+ და W4+ ატომური პროცენტები იყო შესაბამისად 85% და 15%, რაც შედარებით ახლოს იყო XRD მონაცემებით შეფასებულ მნიშვნელობებთან, ორ ტექნოლოგიას შორის განსხვავების გათვალისწინებით.ორივე მეთოდი იძლევა რაოდენობრივ ინფორმაციას დაბალი სიზუსტით, განსაკუთრებით XRD.გარდა ამისა, ორი მეთოდი აანალიზებს მასალის სხვადასხვა ნაწილს, რადგან XRD არის ნაყარი მეთოდი, ხოლო XPS არის ზედაპირული მეთოდი, რომელიც უახლოვდება მხოლოდ რამდენიმე ნანომეტრს.O 1s სპექტრი იყოფა ორ პიკად 533 (22.2%) და 530.4 eV (77.8%).პირველი შეესაბამება OH-ს, ხოლო მეორე ჟანგბადის ობლიგაციებს გისოსებში WO-ში.OH ფუნქციური ჯგუფების არსებობა შეესაბამება HWO-ს ჰიდრატაციის თვისებებს.
ასევე ჩატარდა FTIR ანალიზი ამ ორ ნიმუშზე ფუნქციური ჯგუფებისა და კოორდინირებული წყლის მოლეკულების არსებობის შესამოწმებლად ჰიდრატირებული HWO სტრუქტურაში.შედეგები აჩვენებს, რომ HWO-50% C76 ნიმუში და FT-IR HWO შედეგები ერთნაირად გამოიყურება HWO-ს არსებობის გამო, მაგრამ პიკების ინტენსივობა განსხვავდება ანალიზისთვის მომზადების დროს გამოყენებული ნიმუშის სხვადასხვა რაოდენობის გამო (ნახ. 5a. ).HWO-50% C76 ნაჩვენებია ყველა ფულერენის 24 პიკი, გარდა ვოლფრამის ოქსიდის პიკისა.დეტალურად ნახ.5a გვიჩვენებს, რომ ორივე ნიმუშს აქვს ძალიან ძლიერი ფართო ზოლი ~710/სმ-ზე, რაც მიეკუთვნება OWO-ს გაჭიმვის ვიბრაციას HWO გისოსების სტრუქტურაში და ძლიერი მხრის ~840/სმ-ზე, რომელიც მიეკუთვნება WO-ს.მკვეთრი ზოლი ~1610/სმ-ზე დაკავშირებულია OH-ის მოსახვევ ვიბრაციასთან, ხოლო ფართო შთანთქმის ზოლი ~3400/სმ-ზე დაკავშირებულია OH-ის გაჭიმვის ვიბრაციასთან ჰიდროქსილის ჯგუფში43.ეს შედეგები შეესაბამება XPS სპექტრს ნახ. 4b, სადაც WO ფუნქციურ ჯგუფს შეუძლია უზრუნველყოს აქტიური ადგილები VO2+/VO2+ რეაქციისთვის.
HWO და HWO-50% C76 (a) FTIR ანალიზი, რომელიც აჩვენებს ფუნქციურ ჯგუფებს და საკონტაქტო კუთხის გაზომვებს (b, c).
OH ჯგუფს ასევე შეუძლია VO2+/VO2+ რეაქციის კატალიზება, რითაც გაზრდის ელექტროდის ჰიდროფილურობას, რითაც ხელს უწყობს დიფუზიის და ელექტრონების გადაცემის სიჩქარეს.HWO-50% C76 ნიმუში აჩვენებს დამატებით C76 პიკს, როგორც ნაჩვენებია სურათზე.მწვერვალები ~2905, 2375, 1705, 1607 და 1445 სმ3 შეიძლება მიენიჭოს CH, O=C=O, C=O, C=C და CO გაჭიმვის ვიბრაციებს, შესაბამისად.ცნობილია, რომ ჟანგბადის ფუნქციური ჯგუფები C=O და CO შეიძლება იყოს აქტიური ცენტრები ვანადიუმის რედოქსული რეაქციებისთვის.ორი ელექტროდის დასველებადობის შესამოწმებლად და შესადარებლად გამოყენებული იქნა კონტაქტის კუთხის გაზომვები, როგორც ნაჩვენებია ნახ. 5b, c.HWO ელექტროდი დაუყოვნებლივ შთანთქავს წყლის წვეთებს, რაც მიუთითებს სუპერჰიდროფილურობაზე არსებული OH ფუნქციური ჯგუფების გამო.HWO-50% C76 უფრო ჰიდროფობიურია, კონტაქტის კუთხით დაახლოებით 135° 10 წამის შემდეგ.თუმცა, ელექტროქიმიურ გაზომვებში, HWO-50%C76 ელექტროდი მთლიანად დაისველა ერთ წუთზე ნაკლებ დროში.დატენიანების გაზომვები შეესაბამება XPS და FTIR შედეგებს, რაც ვარაუდობს, რომ HWO ზედაპირზე მეტი OH ჯგუფი მას შედარებით უფრო ჰიდროფილურს ხდის.
შემოწმდა HWO და HWO-C76 ნანოკომპოზიტების VO2+/VO2+ რეაქციები და მოსალოდნელი იყო, რომ HWO თრგუნავდა ქლორის გაზის ევოლუციას, რომელიც ხდება VO2+/VO2+ რეაქციების დროს შერეულ მჟავებში, ხოლო C76 კიდევ უფრო დააჩქარებდა სასურველ VO2+/VO2-ს.HWO სუსპენზია, რომელიც შეიცავდა 10%, 30% და 50% C76, გამოყენებული იყო UCC ელექტროდებზე, საერთო დატვირთვით დაახლოებით 2 მგ/სმ2.
როგორც ნაჩვენებია ნახ.6, ელექტროდის ზედაპირზე VO2+/VO2+ რეაქციის კინეტიკა გამოკვლეული იყო CV-ის გამოყენებით შერეულ მჟავე ელექტროლიტებში.დენები ნაჩვენებია როგორც I/Ipa, რათა ხელი შეუწყოს ΔEp-სა და Ipa/Ipc-ის შედარებას.სხვადასხვა კატალიზატორი მიიღება პირდაპირ ფიგურიდან.მიმდინარე ფართობის ერთეულის მონაცემები ნაჩვენებია სურათზე 2S.ნახ.სურათი 6a გვიჩვენებს, რომ HWO ოდნავ ზრდის VO2+/VO2+ რედოქს რეაქციის ელექტრონების გადაცემის სიჩქარეს ელექტროდის ზედაპირზე და თრგუნავს პარაზიტული ქლორის ევოლუციის რეაქციას.თუმცა, C76 მნიშვნელოვნად ზრდის ელექტრონის გადაცემის სიჩქარეს და აკატალიზებს ქლორის ევოლუციის რეაქციას.ამიტომ, HWO და C76 სწორი შემადგენლობის მქონე კომპლექსს უნდა ჰქონდეს საუკეთესო აქტივობა და ქლორის რეაქციის დათრგუნვის უმაღლესი უნარი.აღმოჩნდა, რომ C76 შემცველობის გაზრდის შემდეგ, ელექტროდის ელექტროქიმიური აქტივობა გაუმჯობესდა, რასაც მოწმობს ΔEp-ის შემცირება და Ipa/Ipc თანაფარდობის ზრდა (ცხრილი S3).ეს ასევე დადასტურდა Nyquist-ის ნახაზიდან ამოღებული RCT მნიშვნელობებით ნახ. 6d (ცხრილი S3), სადაც აღმოჩნდა, რომ RCT მნიშვნელობები მცირდება C76-ის შემცველობის გაზრდით.ეს შედეგები ასევე შეესაბამება ლის კვლევას, რომელშიც მეზოპოროზული ნახშირბადის დამატება მეზოფორიან WO3-ში გააუმჯობესა მუხტის გადაცემის კინეტიკა VO2+/VO2+35-ზე.ეს გვაფიქრებინებს, რომ დადებითი რეაქცია შეიძლება უფრო მეტად იყოს დამოკიდებული ელექტროდის გამტარობაზე (C=C ბმა)18,24,35,36,37.[VO(H2O)5]2+-სა და [VO2(H2O)4]+-ს შორის კოორდინაციის გეომეტრიის ცვლილების გამო, C76-ს შეუძლია ასევე შეამციროს საპასუხო დაძაბულობა ქსოვილის ენერგიის შემცირებით.თუმცა, ეს შეიძლება შეუძლებელი იყოს HWO ელექტროდებით.
(ა) UCC და HWO-C76 კომპოზიტების ციკლური ვოლტამეტრიული ქცევა სხვადასხვა HWO:C76 თანაფარდობით VO2+/VO2+ რეაქციებში 0,1 M VOSO4/1 M H2SO4 + 1 M HCl ელექტროლიტში (ν = 5 mV/s).(ბ) რენდლზ-სევჩიკი და (გ) ნიკოლსონის VO2+/VO2+ მეთოდი დიფუზიის ეფექტურობის შესაფასებლად და k0 მნიშვნელობების მისაღებად (დ).
არა მხოლოდ HWO-50% C76 ავლენდა თითქმის იგივე ელექტროკატალიტურ აქტივობას, როგორც C76 VO2+/VO2+ რეაქციისთვის, არამედ, რაც უფრო საინტერესოა, ის დამატებით თრგუნავდა გაზის ქლორის ევოლუციას C76-თან შედარებით, როგორც ნაჩვენებია სურათზე.6a, გარდა იმისა, რომ აჩვენებს ნახ.6 გ (ქვედა RCT).C76-მა აჩვენა უფრო მაღალი აშკარა Ipa/Ipc ვიდრე HWO-50% C76 (ცხრილი S3), არა რეაქციის გაუმჯობესებული შექცევადობის გამო, არამედ ქლორის შემცირების პიკთან გადაფარვის გამო SHE-სთან შედარებით 1.2 V-ზე.HWO-50% C76-ის საუკეთესო შესრულება მიეკუთვნება უარყოფითად დამუხტულ მაღალგამტარ C76-სა და W-OH-ის მაღალ დატენიანებასა და კატალიზურ ფუნქციებს შორის HWO-ზე არსებულ სინერგიას.მიუხედავად იმისა, რომ ქლორის ნაკლები ემისია გააუმჯობესებს სრული უჯრედის დატენვის ეფექტურობას, გაუმჯობესებული კინეტიკა გაზრდის მთლიანი უჯრედის ძაბვის ეფექტურობას.
S1 განტოლების მიხედვით, დიფუზიით კონტროლირებადი კვაზი შექცევადი (ელექტრონების შედარებით ნელი გადაცემის) რეაქციისთვის, პიკური დენი (IP) დამოკიდებულია ელექტრონების რაოდენობაზე (n), ელექტროდის ფართობზე (A), დიფუზიის კოეფიციენტზე (D), რიცხვზე. ელექტრონების გადაცემის კოეფიციენტი (α) და სკანირების სიჩქარე (ν).შემოწმებული მასალების დიფუზიის კონტროლირებადი ქცევის შესასწავლად, IP-სა და ν1/2-ს შორის დახატული იყო კავშირი და ნაჩვენები იყო ნახ. 6b-ზე.ვინაიდან ყველა მასალა აჩვენებს ხაზოვან ურთიერთობას, რეაქცია კონტროლდება დიფუზიით.ვინაიდან VO2+/VO2+ რეაქცია კვაზი-შექცევადია, ხაზის დახრილობა დამოკიდებულია დიფუზიის კოეფიციენტზე და α-ის მნიშვნელობაზე (განტოლება S1).მუდმივი დიფუზიის კოეფიციენტის გამო (≈ 4 × 10-6 სმ2/წმ)52, ხაზის დახრილობის სხვაობა პირდაპირ მიუთითებს α-ის სხვადასხვა მნიშვნელობებზე და, შესაბამისად, ელექტრონების ზედაპირზე ელექტრონების გადაცემის სხვადასხვა სიჩქარეზე, C76 და HWO -50. % C76, ყველაზე ციცაბო ფერდობებზე (ელექტრონების გადაცემის ყველაზე მაღალი სიჩქარე).
გამოთვლილ დაბალი სიხშირის ვარბურგის ფერდობებს (W) ნაჩვენებია ცხრილში S3 (ნახ. 6d) აქვს მნიშვნელობები 1-თან ახლოს ყველა მასალისთვის, რაც მიუთითებს რედოქსის ნაწილაკების სრულყოფილ დიფუზიაზე და ადასტურებს IP-ის ხაზოვან ქცევას ν1/2-თან CV-სთვის.გაზომვები.HWO-50% C76-ისთვის ვარბურგის ფერდობზე გადახრილია ერთიანობიდან 1.32-მდე, რაც მიუთითებს წვლილს არა მხოლოდ რეაქტიული ნივთიერებების ნახევრად უსასრულო დიფუზიიდან (VO2+), არამედ შესაძლოა თხელი ფენის ქცევაზე დიფუზიურ ქცევაში ელექტროდის ფორიანობის გამო.
VO2+/VO2+ რედოქსის რეაქციის შექცევადობის (ელექტრონის გადაცემის სიჩქარის) შემდგომი ანალიზისთვის ასევე გამოყენებული იქნა ნიკოლსონის კვაზი-შექცევადი რეაქციის მეთოდი სტანდარტული სიჩქარის k041.42 მუდმივის დასადგენად.ეს კეთდება უგანზომილებიანი კინეტიკური პარამეტრის Ψ ΔEp-ის ფუნქციის სახით ν−1/2-ის ფუნქცია S2 განტოლების გამოყენებით.ცხრილი S4 გვიჩვენებს მიღებული Ψ მნიშვნელობებს თითოეული ელექტროდის მასალისთვის.დახაზეთ შედეგები (სურათი 6c), რათა მიიღოთ k0 × 104 სმ/წმ (დაწერილი თითოეული მწკრივის გვერდით და წარმოდგენილია ცხრილში S4) S3 განტოლების გამოყენებით თითოეული ნაკვეთის დახრილობისთვის.აღმოჩნდა, რომ HWO-50% C76-ს ჰქონდა ყველაზე მაღალი დახრილობა (ნახ. 6c) და, შესაბამისად, უმაღლესი k0 მნიშვნელობა 2.47 × 10-4 სმ/წმ.ეს ნიშნავს, რომ ეს ელექტროდი უზრუნველყოფს უსწრაფეს კინეტიკას, რომელიც შეესაბამება CV და EIS შედეგებს სურათებში 6a და d და ცხრილი S3.გარდა ამისა, k0 მნიშვნელობები ასევე მიღებული იქნა S4 განტოლების Nyquist ნახაზებიდან (ნახ. 6d) RCT მნიშვნელობების გამოყენებით (ცხრილი S3).ეს k0 შედეგები EIS-დან შეჯამებულია ცხრილში S4 და ასევე აჩვენებს, რომ HWO-50% C76 ავლენს ელექტრონების გადაცემის უმაღლეს სიჩქარეს სინერგიული ეფექტის გამო.მიუხედავად იმისა, რომ k0-ის მნიშვნელობა განსხვავდება თითოეული მეთოდის განსხვავებული წარმოშობის გამო, ის მაინც აჩვენებს სიდიდის იგივე წესრიგს და აჩვენებს თანმიმდევრულობას.
იმისათვის, რომ სრულად გავიგოთ შესანიშნავი კინეტიკა, რომლის მიღწევაც შესაძლებელია, მნიშვნელოვანია ელექტროდის ოპტიმალური მასალის შედარება უიზოლირებულ UCC და TCC ელექტროდებთან.VO2+/VO2+ რეაქციისთვის, HWO-C76-მა არა მხოლოდ აჩვენა ყველაზე დაბალი ΔEp და უკეთესი შექცევადობა, არამედ მნიშვნელოვნად თრგუნა ქლორის ევოლუციის პარაზიტული რეაქცია TCC-თან შედარებით, რაც მიუთითებს დენის მნიშვნელოვანი ვარდნით 1.45 V-ზე იხილეთ OHA-სთან შედარებით (ნახ. 7a).სტაბილურობის თვალსაზრისით, ჩვენ ვივარაუდეთ, რომ HWO-50% C76 ფიზიკურად სტაბილურია, რადგან კატალიზატორი იყო შერეული PVDF შემკვრელით და შემდეგ გამოყენებული იყო ნახშირბადის ქსოვილის ელექტროდებზე.UCC-სთვის 50 mV-თან შედარებით, HWO-50% C76 აჩვენა პიკური ცვლა 44 mV 150 ციკლის შემდეგ (დეგრადაციის სიჩქარე 0.29 mV/ციკლი) (სურათი 7b).შეიძლება დიდი განსხვავება არ იყოს, მაგრამ UCC ელექტროდების კინეტიკა ძალიან ნელია და ქვეითდება ველოსიპედით, განსაკუთრებით უკანა რეაქციისთვის.მიუხედავად იმისა, რომ TCC-ის შექცევადობა ბევრად უკეთესია, ვიდრე UCC-ის, TCC-ს აქვს დიდი პიკური ცვლა 73 mV 150 ციკლის შემდეგ, რაც შეიძლება გამოწვეული იყოს მისი ზედაპირიდან გამოთავისუფლებული ქლორის დიდი რაოდენობით.იმის უზრუნველსაყოფად, რომ კატალიზატორი კარგად ეკვრის ელექტროდის ზედაპირს.როგორც ჩანს ყველა შემოწმებულ ელექტროდზე, ისინიც კი, რომლებსაც მხარდაჭერილი კატალიზატორები არ აქვთ, აჩვენებენ ციკლის არასტაბილურობის სხვადასხვა ხარისხს, რაც ვარაუდობს, რომ ციკლის დროს პიკის განცალკევების ცვლილებები გამოწვეულია მასალის დეაქტივაციის გამო ქიმიური ცვლილებებით და არა კატალიზატორის გამოყოფით.ასევე, თუ დიდი რაოდენობით კატალიზატორის ნაწილაკები გამოიყოფა ელექტროდის ზედაპირიდან, ეს გამოიწვევს პიკის განცალკევების მნიშვნელოვან ზრდას (არა მხოლოდ 44 მვ-ით), ვინაიდან სუბსტრატი (UCC) შედარებით არააქტიურია VO2+/VO2+-ისთვის. რედოქსის რეაქცია.
ოპტიმალური ელექტროდის მასალის CV (a) და რედოქს რეაქციის VO2+/VO2+ (b) სტაბილურობის შედარება CCC-თან მიმართებაში.ელექტროლიტში 0,1 M VOSO4/1 M H2SO4 + 1 M HCl, ყველა CV უდრის ν = 5 მვ/წმ.
VRFB ტექნოლოგიის ეკონომიკური მიმზიდველობის გასაზრდელად, ვანადიუმის რედოქსის რეაქციის კინეტიკის გაუმჯობესება და გაგება აუცილებელია მაღალი ენერგოეფექტურობის მისაღწევად.მომზადდა კომპოზიტები HWO-C76 და შესწავლილი იქნა მათი ელექტროკატალიტიკური ეფექტი VO2+/VO2+ რეაქციაზე.HWO-მ აჩვენა მცირე კინეტიკური გაძლიერება, მაგრამ მნიშვნელოვნად თრგუნა ქლორის ევოლუცია შერეულ მჟავე ელექტროლიტებში.HWO:C76-ის სხვადასხვა თანაფარდობა გამოყენებული იქნა HWO-ზე დაფუძნებული ელექტროდების კინეტიკის შემდგომი ოპტიმიზაციისთვის.C76-ის შემცველობის HWO-მდე გაზრდამ შეიძლება გააუმჯობესოს VO2+/VO2+ რეაქციის ელექტრონების გადაცემის კინეტიკა მოდიფიცირებულ ელექტროდზე, რომელთა შორის HWO-50% C76 არის საუკეთესო მასალა, რადგან ის ამცირებს მუხტის გადაცემის წინააღმდეგობას და შემდგომ თრგუნავს ქლორის გაზის ევოლუციას. C76.და TCC გამოშვებულია.ეს განპირობებული იყო სინერგიული ეფექტით C=C sp2 ჰიბრიდიზაციას, OH და W-OH ფუნქციურ ჯგუფებს შორის.HWO-50% C76-ის დეგრადაციის სიჩქარე აღმოჩნდა 0,29მვ/ციკლი მრავალჯერადი ციკლის დროს, ხოლო UCC და TCC არის 0,33მვ/ციკლი და 0,49მვ/ციკლი შესაბამისად, რაც მას ძალიან სტაბილურს ხდის შერეულ მჟავას ელექტროლიტებში.წარმოდგენილი შედეგები წარმატებით იდენტიფიცირებს მაღალი ხარისხის ელექტროდის მასალებს VO2+/VO2+ რეაქციისთვის სწრაფი კინეტიკით და მაღალი სტაბილურობით.ეს გაზრდის გამომავალ ძაბვას, რითაც გააუმჯობესებს VRFB-ის ენერგოეფექტურობას, რითაც ამცირებს მისი მომავალი კომერციალიზაციის ღირებულებას.
მიმდინარე კვლევაში გამოყენებული და/ან გაანალიზებული მონაცემთა ნაკრები ხელმისაწვდომია შესაბამისი ავტორებისგან გონივრული მოთხოვნის საფუძველზე.
Luderer G. და სხვ.ქარისა და მზის ენერგიის შეფასება გლობალურ დაბალი ნახშირბადის ენერგიის სცენარებში: შესავალი.ენერგეტიკის ეკონომიკა.64, 542–551 წწ.https://doi.org/10.1016/j.eneco.2017.03.027 (2017).
Lee, HJ, Park, S. and Kim, H. MnO2 დეპონირების ეფექტის ანალიზი ვანადიუმის მანგანუმის რედოქს ნაკადის ბატარეების მუშაობაზე.ჯ.ელექტროქიმია.საზოგადოება.165(5), A952-A956.https://doi.org/10.1149/2.0881805jes (2018).
Shah, AA, Tangirala, R., Singh, R., Wills, RGA და Walsh, FK დინამიური უჯრედის მოდელი მთლიანად ვანადიუმის რედოქსის ნაკადის ბატარეისთვის.ჯ.ელექტროქიმია.საზოგადოება.158(6), A671.https://doi.org/10.1149/1.3561426 (2011).
Gandomi, YA, Aaron, DS, Zawodzinski, TA და Mench, MM პოტენციალის განაწილების ადგილზე გაზომვისა და გადამოწმების მოდელი მთლიანად ვანადიუმის რედოქს ნაკადის ბატარეისთვის.ჯ.ელექტროქიმია.საზოგადოება.163(1), A5188-A5201.https://doi.org/10.1149/2.0211601jes (2016).
Tsushima, S. and Suzuki, T. ვანადიუმის რედოქს ბატარეის მოდელირება და სიმულაცია ნაკადად გადანაწილებული ველით ელექტროდის სტრუქტურის ოპტიმიზაციისთვის.ჯ.ელექტროქიმია.საზოგადოება.167(2), 020553. https://doi.org/10.1149/1945-7111/ab6dd0 (2020).
Sun, B. და Skillas-Kazakos, M. გრაფიტის ელექტროდის მასალების მოდიფიკაცია ვანადიუმის რედოქს ბატარეებში გამოსაყენებლად - I. თერმული დამუშავება.ელექტროქიმია.აქტა 37(7), 1253–1260 წწ.https://doi.org/10.1016/0013-4686(92)85064-R (1992).
Liu, T., Li, S., Zhang, H. და Chen, J. მიიღწევა ელექტროდების მასალებში ვანადიუმის ნაკადის ბატარეებში (VFBs) სიმძლავრის სიმკვრივის გასაუმჯობესებლად.ჯ ენერგეტიკული ქიმია.27 (5), 1292–1303 წწ.https://doi.org/10.1016/j.jechem.2018.07.003 (2018 წ.).
ლიუ, QH და სხვ.მაღალი ეფექტურობის ვანადიუმის რედოქსის ნაკადის უჯრედი ოპტიმიზირებული ელექტროდის კონფიგურაციით და მემბრანის შერჩევით.ჯ.ელექტროქიმია.საზოგადოება.159(8), A1246-A1252.https://doi.org/10.1149/2.051208jes (2012).
Wei, G., Jia, K., Liu, J., and Yang, K. ნახშირბადის ნანომილის კომპოზიტური კატალიზატორი ელექტროდები ნახშირბადის თექის მხარდაჭერით ვანადიუმის რედოქსის ბატარეის გამოყენებისთვის.J. კვების წყარო.220, 185-192 წწ.https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2012.07.081 (2012).
Moon, S., Kwon, BV, Chang, Y. და Kwon, Y. მჟავიან CNT-ებზე დეპონირებული ბისმუტის სულფატის ეფექტი ვანადიუმის რედოქს ნაკადის ბატარეების მუშაობაზე.ჯ.ელექტროქიმია.საზოგადოება.166(12), A2602.https://doi.org/10.1149/2.1181912jes (2019).
ჰუანგი, რ.-ჰ.დაელოდე.აქტიური ელექტროდები მოდიფიცირებული პლატინის/მრავალკედლიანი ნახშირბადის ნანომილებით ვანადიუმის რედოქს ნაკადის ბატარეებისთვის.ჯ.ელექტროქიმია.საზოგადოება.159(10), A1579.https://doi.org/10.1149/2.003210jes (2012).
მაგრამ, ს. და სხვ.ვანადიუმის რედოქს ნაკადის ბატარეა იყენებს ელექტროკატალიზატორებს, რომლებიც მორთულია აზოტის დოპირებული ნახშირბადის ნანომილებით, რომლებიც მიიღება ორგანული ლითონური ხარაჩოებიდან.ჯ.ელექტროქიმია.საზოგადოება.165(7), A1388.https://doi.org/10.1149/2.0621807jes (2018).
ხანი, პ. და სხვ.გრაფენის ოქსიდის ნანოფურცლები, როგორც შესანიშნავი ელექტროქიმიურად აქტიური მასალა VO2+/ და V2+/V3+ რედოქსის წყვილებისთვის ვანადიუმის რედოქს ნაკადის ბატარეებისთვის.Carbon 49 (2), 693-700.https://doi.org/10.1016/j.carbon.2010.10.022 (2011).
გონსალესი, ზ. და სხვ.გრაფენით მოდიფიცირებული გრაფიტის თექის შესანიშნავი ელექტროქიმიური მოქმედება ვანადიუმის რედოქს ბატარეებისთვის.J. კვების წყარო.338, 155-162 წწ.https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2016.10.069 (2017).
González Z., Vizirianu S., Dinescu G., Blanco S. და Santamaria R. ნახშირბადის ნანოკედლის ფილმები, როგორც ნანოსტრუქტურირებული ელექტროდის მასალები ვანადიუმის რედოქს ნაკადის ბატარეებში.ნანო ენერგია 1(6), 833–839.https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2012.07.003 (2012).
Opar DO, Nankya R., Lee J. და Yung H. სამგანზომილებიანი გრაფენით მოდიფიცირებული მეზოპოროზული ნახშირბადის იგრძნობა მაღალი ხარისხის ვანადიუმის რედოქს ნაკადის ბატარეებისთვის.ელექტროქიმია.აქტი 330, 135276. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2019.135276 (2020).