សូមអរគុណសម្រាប់ការទស្សនា Nature.com ។អ្នកកំពុងប្រើកំណែកម្មវិធីរុករកតាមអ៊ីនធឺណិតដែលមានការគាំទ្រ CSS មានកំណត់។សម្រាប់បទពិសោធន៍ដ៏ល្អបំផុត យើងសូមណែនាំឱ្យអ្នកប្រើកម្មវិធីរុករកតាមអ៊ីនធឺណិតដែលបានអាប់ដេត (ឬបិទមុខងារភាពឆបគ្នានៅក្នុង Internet Explorer)។លើសពីនេះទៀត ដើម្បីធានាបាននូវការគាំទ្រជាបន្តបន្ទាប់ យើងបង្ហាញគេហទំព័រដោយគ្មានរចនាប័ទ្ម និង JavaScript។
បង្ហាញរង្វង់នៃស្លាយបីក្នុងពេលតែមួយ។ប្រើប៊ូតុងមុន និងបន្ទាប់ ដើម្បីផ្លាស់ទីតាមស្លាយបីក្នុងពេលតែមួយ ឬប្រើប៊ូតុងគ្រាប់រំកិលនៅចុងបញ្ចប់ ដើម្បីផ្លាស់ទីតាមស្លាយបីក្នុងពេលតែមួយ។
សមាសធាតុគីមីនៃបំពង់ដែកអ៊ីណុក 304
304 Stainless Steel Coil Tube គឺជាប្រភេទលោហៈធាតុ austenitic chromium-nickel alloy ។យោងតាមក្រុមហ៊ុនផលិតបំពង់ដែកអ៊ីណុក 304 សមាសធាតុសំខាន់នៅក្នុងវាគឺ Cr (17%-19%) និង Ni (8%-10.5%) ។ដើម្បីបង្កើនភាពធន់នឹងការ corrosion វាមានបរិមាណតិចតួចនៃ Mn (2%) និង Si (0.75%) ។
| ថ្នាក់ | ក្រូមីញ៉ូម | នីកែល | កាបូន | ម៉ាញ៉េស្យូម | ម៉ូលីបដិន | ស៊ីលីកុន | ផូស្វ័រ | ស្ពាន់ធ័រ |
| ៣០៤ | ១៨–២០ | ៨–១១ | 0.08 | 2 | - | 1 | ០.០៤៥ | 0.030 |
ដែកអ៊ីណុក 304 Coil Tube លក្ខណៈសម្បត្តិមេកានិច
លក្ខណៈសម្បត្តិមេកានិចនៃបំពង់ដែកអ៊ីណុក 304 មានដូចខាងក្រោម:
- កម្លាំង tensile: ≥515MPa
- កម្លាំងទិន្នផល: ≥205MPa
- ការពន្លូត៖ ≥30%
| សម្ភារៈ | សីតុណ្ហភាព | កម្លាំង tensile | កម្លាំងទិន្នផល | ការពន្លូត |
| ៣០៤ | ១៩០០ | 75 | 30 | 35 |
កម្មវិធី និងការប្រើប្រាស់បំពង់ដែកអ៊ីណុក 304 Coil Tube
ការចំណាយខ្ពស់នៃអាគុយលំហូរ vanadium redox (VRFBs) កំណត់ការប្រើប្រាស់រីករាលដាលរបស់ពួកគេ។kinetics នៃប្រតិកម្មគីមីអគ្គិសនីត្រូវតែត្រូវបានធ្វើឱ្យប្រសើរឡើង ដើម្បីបង្កើនដង់ស៊ីតេថាមពល និងប្រសិទ្ធភាពថាមពលនៃ VRFB ដោយហេតុនេះកាត់បន្ថយការចំណាយ kWh នៃ VRFB ។នៅក្នុងការងារនេះ ធាតុណាណូអុកស៊ីត tungsten oxide (HWO) សំយោគ hydrothermally hydrated tungsten oxide (HWO) C76 និង C76/HWO ត្រូវបានដាក់នៅលើអេឡិចត្រូតកាបូន ហើយត្រូវបានធ្វើតេស្តជា electrocatalysts សម្រាប់ប្រតិកម្ម redox VO2+/VO2+ ។ការស្កែនមីក្រូទស្សន៍អេឡិចត្រុងតាមទីវាល (FESEM) វិសាលគមកាំរស្មីអ៊ិចបែកខ្ញែកថាមពល (EDX) ការបញ្ជូនមីក្រូទស្សន៍អេឡិចត្រុងដែលមានកម្រិតបង្ហាញខ្ពស់ (HR-TEM) ការសាយភាយកាំរស្មីអ៊ិច (XRD) ការថតកាំរស្មីអ៊ិច (XPS) អ៊ីនហ្វ្រារ៉េដ Fourier បំលែង Spectroscopy (FTIR) និងការវាស់មុំទំនាក់ទំនង។វាត្រូវបានគេរកឃើញថាការបន្ថែម C76 fullerene ទៅ HWO អាចជួយបង្កើន kinetics នៃ electrode ដោយគោរពទៅនឹងប្រតិកម្ម redox របស់ VO2+/VO2+ ដោយបង្កើនចរន្ត និងផ្តល់នូវក្រុមមុខងារដែលមានអុកស៊ីហ្សែននៅលើផ្ទៃរបស់វា។សមាសធាតុ HWO/C76 (50 wt% C76) បានបង្ហាញថាសមស្របបំផុតសម្រាប់ប្រតិកម្ម VO2+/VO2+ ជាមួយនឹង ΔEp នៃ 176 mV បើប្រៀបធៀបទៅនឹង 365 mV សម្រាប់ក្រណាត់កាបូនដែលមិនព្យាបាល (UCC)។លើសពីនេះ សមាសធាតុ HWO/C76 បានបង្ហាញពីការរារាំងយ៉ាងសំខាន់នៃប្រតិកម្មការវិវត្តនៃក្លរីនប៉ារ៉ាស៊ីត ដោយសារក្រុមមុខងារ W-OH ។
សកម្មភាពរបស់មនុស្សខ្លាំង និងបដិវត្តន៍ឧស្សាហកម្មយ៉ាងឆាប់រហ័សបាននាំឱ្យមានតម្រូវការអគ្គិសនីខ្ពស់ដែលមិនឈប់ឈរ ដែលកំពុងតែកើនឡើងប្រហែល 3% ក្នុងមួយឆ្នាំ។អស់ជាច្រើនទសវត្សរ៍មកហើយ ការប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយនៃឥន្ធនៈហ្វូស៊ីលជាប្រភពថាមពលបាននាំឱ្យមានការបំភាយឧស្ម័នផ្ទះកញ្ចក់ ដែលនាំឱ្យមានការឡើងកំដៅផែនដី ការបំពុលទឹក និងខ្យល់ ដែលគំរាមកំហែងដល់ប្រព័ន្ធអេកូឡូស៊ីទាំងមូល។ជាលទ្ធផលនៅឆ្នាំ 2050 ចំណែកនៃថាមពលកកើតឡើងវិញស្អាត និងថាមពលពន្លឺព្រះអាទិត្យត្រូវបានព្យាករណ៍ថានឹងឈានដល់ 75% នៃអគ្គិសនីសរុប1.ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ នៅពេលដែលផលិតកម្មថាមពលកកើតឡើងវិញលើសពី 20% នៃផលិតកម្មអគ្គិសនីសរុប បណ្តាញអគ្គិសនីមិនស្ថិតស្ថេរ 1. ការអភិវឌ្ឍន៍ប្រព័ន្ធផ្ទុកថាមពលប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាពមានសារៈសំខាន់ចំពោះការផ្លាស់ប្តូរនេះ ដោយសារពួកគេត្រូវតែរក្សាទុកថាមពលលើស និងតុល្យភាពការផ្គត់ផ្គង់ និងតម្រូវការ។
ក្នុងចំណោមប្រព័ន្ធផ្ទុកថាមពលទាំងអស់ដូចជា អាគុយលំហូរ vanadium redox hybrid 2 អាគុយលំហូរ vanadium redox (VRFBs) ទាំងអស់គឺទំនើបបំផុតដោយសារតែគុណសម្បត្តិជាច្រើនរបស់ពួកគេ 3 ហើយត្រូវបានចាត់ទុកថាជាដំណោះស្រាយដ៏ល្អបំផុតសម្រាប់ការផ្ទុកថាមពលរយៈពេលវែង (~30 ឆ្នាំ)។ការប្រើប្រាស់ប្រភពថាមពលកកើតឡើងវិញ ៤.នេះគឺដោយសារតែការបំបែកថាមពល និងដង់ស៊ីតេថាមពល ការឆ្លើយតបរហ័ស អាយុវែង និងការចំណាយប្រចាំឆ្នាំទាបនៃ $65/kWh បើប្រៀបធៀបទៅនឹង $93-140/kWh សម្រាប់ថ្ម Li-ion និង lead-acid និង 279-420 USD/kWh ។អាគុយ/kWh រៀងគ្នា ៤.
ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការធ្វើពាណិជ្ជកម្មយ៉ាងទូលំទូលាយរបស់ពួកគេបន្តត្រូវបានរារាំងដោយការចំណាយដើមទុនប្រព័ន្ធខ្ពស់ ដែលភាគច្រើនដោយសារតែកញ្ចប់ថ្ម 4,5 ។ដូច្នេះ ការកែលម្អដំណើរការថ្មដោយការបង្កើន kinetics នៃប្រតិកម្មពាក់កណ្តាលកោសិកាពីរអាចកាត់បន្ថយទំហំថ្ម ហើយដូច្នេះកាត់បន្ថយការចំណាយ។ដូច្នេះការផ្ទេរអេឡិចត្រុងយ៉ាងលឿនទៅផ្ទៃអេឡិចត្រូតគឺត្រូវបានទាមទារ អាស្រ័យលើការរចនា សមាសភាព និងរចនាសម្ព័ន្ធនៃអេឡិចត្រូតដែលត្រូវតែធ្វើឱ្យប្រសើរដោយប្រុងប្រយ័ត្ន។ទោះបីជាអេឡិចត្រូតដែលមានមូលដ្ឋានលើកាបូនមានស្ថេរភាពគីមី និងអេឡិចត្រូគីមីល្អ និងចរន្តអគ្គិសនីល្អក៏ដោយ ប្រសិនបើមិនបានព្យាបាលទេ kinetics របស់ពួកគេនឹងយឺតដោយសារអវត្តមាននៃក្រុមមុខងារអុកស៊ីសែន និង hydrophilicity7,8 ។ដូច្នេះ អេឡិចត្រូតផ្សេងៗត្រូវបានផ្សំជាមួយអេឡិចត្រូតកាបូន ជាពិសេសរចនាសម្ព័ន្ធណាណូកាបូន និងអុកស៊ីដលោហៈ ដើម្បីបង្កើន kinetics នៃអេឡិចត្រូតទាំងពីរ ដោយហេតុនេះបង្កើន kinetics នៃអេឡិចត្រូត VRFB ។
សមា្ភារៈកាបូនជាច្រើនត្រូវបានប្រើប្រាស់ដូចជា ក្រដាសកាបូន 9, កាបូនណាណូទី 10, 11, 12, 13, រចនាសម្ព័ន្ធណាណូដែលមានមូលដ្ឋានលើក្រាហ្វិន 14, 15, 16, 17, កាបូនណាណូហ្វៀ 18 និងផ្សេងទៀត 19, 20, 21, 22, 23 លើកលែងតែគ្រួសារពេញលេញ។ .នៅក្នុងការសិក្សាពីមុនរបស់យើងនៅលើ C76 យើងបានរាយការណ៍ជាលើកដំបូងអំពីសកម្មភាព electrocatalytic ដ៏ល្អនៃ fullerene នេះឆ្ពោះទៅរក VO2+/VO2+ បើប្រៀបធៀបទៅនឹងក្រណាត់កាបូនដែលបានព្យាបាលដោយកំដៅ និងមិនបានព្យាបាល ភាពធន់នឹងការផ្ទេរបន្ទុកត្រូវបានកាត់បន្ថយ 99.5% និង 97% 24 ។ដំណើរការកាតាលីករនៃវត្ថុធាតុដើមកាបូនសម្រាប់ប្រតិកម្ម VO2+/VO2+ បើប្រៀបធៀបទៅនឹង C76 ត្រូវបានបង្ហាញក្នុងតារាង S1 ។ម្យ៉ាងវិញទៀត អុកស៊ីដលោហៈជាច្រើនដូចជា CeO225, ZrO226, MoO327, NiO28, SnO229, Cr2O330 និង WO331, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38 ត្រូវបានប្រើដោយសារតែការកើនឡើងនៃសំណើម និងបរិមាណអុកស៊ីសែនខ្ពស់។ក្រុម។តារាង S2 បង្ហាញពីដំណើរការកាតាលីករនៃអុកស៊ីដលោហៈទាំងនេះនៅក្នុងប្រតិកម្ម VO2+/VO2+ ។WO3 ត្រូវបានប្រើប្រាស់ក្នុងការងារមួយចំនួនធំ ដោយសារតម្លៃទាប ស្ថេរភាពខ្ពស់ក្នុងប្រព័ន្ធផ្សព្វផ្សាយអាស៊ីត និងសកម្មភាពកាតាលីករខ្ពស់31,32,33,34,35,36,37,38។ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ WO3 បានបង្ហាញពីភាពប្រសើរឡើងតិចតួចនៅក្នុង cathode kinetics ។ដើម្បីធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងនូវចរន្តនៃ WO3 ប្រសិទ្ធភាពនៃការប្រើប្រាស់អុកស៊ីដ tungsten កាត់បន្ថយ (W18O49) លើសកម្មភាពអេឡិចត្រូតវិជ្ជមានត្រូវបានសាកល្បង 38 ។អ៊ីដ្រូសែនអុកស៊ីដតង់ស្ទីន (HWO) មិនដែលត្រូវបានសាកល្បងនៅក្នុងកម្មវិធី VRFB ទេ ទោះបីជាវាបានបង្ហាញសកម្មភាពខ្ពស់ជាងនៅក្នុងកម្មវិធី supercapacitor ដោយសារតែការសាយភាយ cation លឿនជាងបើប្រៀបធៀបទៅនឹងគ្មានជាតិទឹក WOx39,40 ។ថ្មលំហូរ all-vanadium redox ជំនាន់ទី 3 ប្រើអេឡិចត្រូលីតអាស៊ីតចម្រុះដែលផ្សំឡើងដោយ HCl និង H2SO4 ដើម្បីបង្កើនប្រសិទ្ធភាពថ្ម និងធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវភាពរលាយ និងស្ថេរភាពនៃអ៊ីយ៉ុង vanadium នៅក្នុងអេឡិចត្រូលីត។ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ប្រតិកម្មវិវត្តន៍ក្លរីនប៉ារ៉ាស៊ីតបានក្លាយទៅជាគុណវិបត្តិមួយនៃជំនាន់ទី 3 ដូច្នេះការស្វែងរកវិធីដើម្បីទប់ស្កាត់ប្រតិកម្មការវាយតម្លៃក្លរីនបានក្លាយជាភារកិច្ចរបស់ក្រុមស្រាវជ្រាវជាច្រើន។
នៅទីនេះ ការធ្វើតេស្តប្រតិកម្ម VO2+/VO2+ ត្រូវបានអនុវត្តលើសមាសធាតុ HWO/C76 ដែលដាក់នៅលើអេឡិចត្រូតក្រណាត់កាបូន ដើម្បីស្វែងរកតុល្យភាពរវាងចរន្តអគ្គិសនីនៃសមាសធាតុ និង kinetics ប្រតិកម្ម redox លើផ្ទៃអេឡិចត្រូត ខណៈពេលដែលទប់ស្កាត់ការទម្លាក់ក្លរីនប៉ារ៉ាស៊ីត។ប្រតិកម្ម (KVR) ។ភាគល្អិតណាណូអុកស៊ីត tungsten hydrated (HWO) ត្រូវបានសំយោគដោយវិធីសាស្រ្ត hydrothermal សាមញ្ញ។ការពិសោធន៍ត្រូវបានធ្វើឡើងនៅក្នុងអេឡិចត្រូលីតអាស៊ីតចម្រុះ (H2SO4/HCl) ដើម្បីក្លែងធ្វើ VRFB ជំនាន់ទីបី (G3) ដើម្បីភាពងាយស្រួល និងដើម្បីស៊ើបអង្កេតឥទ្ធិពលរបស់ HWO លើប្រតិកម្មវិវត្តន៍នៃក្លរីនប៉ារ៉ាស៊ីត42។
Vanadium(IV) sulfate oxide hydrate (VOSO4, 99.9%, Alfa-Aeser), អាស៊ីត sulfuric (H2SO4), អាស៊ីត hydrochloric (HCl), dimethylformamide (DMF, Sigma-Aldrich), polyvinylidene fluoride (PVDF, Sigma-Aldrich), សូដ្យូម Tungsten oxide dihydrate (Na2WO4, 99%, Sigma-Aldrich) និងក្រណាត់កាបូនអ៊ីដ្រូហ្វីលីក ELAT (ហាងលក់កោសិកាប្រេងឥន្ធនៈ) ត្រូវបានប្រើប្រាស់ក្នុងការសិក្សានេះ។
អ៊ីដ្រូសែនអុកស៊ីដ tungsten hydrated (HWO) ត្រូវបានរៀបចំដោយប្រតិកម្ម hydrothermal ដែលក្នុងនោះ 2 ក្រាមនៃអំបិល Na2WO4 ត្រូវបានរំលាយក្នុង 12 មីលីលីត្រនៃ HO រហូតដល់ដំណោះស្រាយគ្មានពណ៌ត្រូវបានទទួល ហើយបន្ទាប់មក 12 មីលីលីត្រនៃ 2 M HCl ត្រូវបានបន្ថែមដោយទម្លាក់ចុះរហូតដល់ការព្យួរពណ៌លឿងស្រាល។ ត្រូវបានទទួល។ការព្យួរ។ប្រតិកម្ម hydrothermal ត្រូវបានអនុវត្តនៅក្នុង autoclave ដែកអ៊ីណុកដែលស្រោបដោយ Teflon នៅក្នុង oven នៅ 180 ºC រយៈពេល 3 ម៉ោង។សំណល់ត្រូវបានប្រមូលដោយការចម្រោះ លាង 3 ដងជាមួយនឹងអេតាណុល និងទឹក សម្ងួតក្នុងឡនៅសីតុណ្ហភាព 70°C រយៈពេល ~ 3 ម៉ោង ហើយបន្ទាប់មកកិនដីដើម្បីទទួលបានម្សៅ HWO ពណ៌ប្រផេះពណ៌ខៀវ។
អេឡិចត្រូតក្រណាត់កាបូន (CCTs) ដែលទទួលបាន (មិនបានព្យាបាល) ត្រូវបានប្រើក្នុងទម្រង់ដែលពួកគេត្រូវបានទទួល ឬទទួលការព្យាបាលកំដៅក្នុងឡនៅសីតុណ្ហភាព 450°C សម្រាប់រយៈពេល 10 ម៉ោងក្នុងអត្រាកំដៅ 15°C/min ក្នុងខ្យល់។ ទទួលបានការព្យាបាល UCC (TCC), s ដូចគ្នានឹងការងារមុន 24. UCC និង TCC ត្រូវបានកាត់ចូលទៅក្នុងអេឡិចត្រូតប្រហែល 1.5 សង់ទីម៉ែត្រទទឹង និង 7 សង់ទីម៉ែត្រ។ការផ្អាក C76, HWO, HWO-10% C76, HWO-30% C76 និង HWO-50% C76 ត្រូវបានរៀបចំដោយបន្ថែមម្សៅសារធាតុសកម្ម 20 mg និង 10 wt% (~2.22 mg) នៃ PVDF binder ទៅ ~ 1 ml នៃ ឌីអេមអេហ្វ បានរៀបចំ និងបន្លឺសំឡេងរយៈពេល 1 ម៉ោង ដើម្បីកែលម្អឯកសណ្ឋាន។បន្ទាប់មក 2 មីលីក្រាមនៃសមាសធាតុ C76, HWO និង HWO-C76 ត្រូវបានអនុវត្តទៅប្រហែល 1.5 cm2 នៃផ្ទៃអេឡិចត្រូតសកម្ម UCC ។កាតាលីករទាំងអស់ត្រូវបានផ្ទុកនៅលើអេឡិចត្រូត UCC ហើយ TCC ត្រូវបានប្រើសម្រាប់គោលបំណងប្រៀបធៀបតែប៉ុណ្ណោះព្រោះការងារពីមុនរបស់យើងបានបង្ហាញថាការព្យាបាលកំដៅមិនត្រូវបានទាមទារ 24 ទេ។ការដោះស្រាយការចាប់អារម្មណ៍ត្រូវបានសម្រេចដោយការដុស 100 µl នៃការព្យួរ (ផ្ទុក 2 mg) សម្រាប់ឯកសណ្ឋានកាន់តែច្រើន។បន្ទាប់មកអេឡិចត្រូតទាំងអស់ត្រូវបានស្ងួតនៅក្នុងឡមួយយប់នៅសីតុណ្ហភាព 60 អង្សាសេ។អេឡិចត្រូតត្រូវបានវាស់មុន និងក្រោយ ដើម្បីធានាបាននូវការស្តុកទុកត្រឹមត្រូវ។ដើម្បីឱ្យមានផ្ទៃធរណីមាត្រជាក់លាក់ (~1.5 cm2) និងការពារការកើនឡើងនៃអេឡិចត្រូលីត vanadium ទៅអេឡិចត្រូតដោយសារតែឥទ្ធិពល capillary ស្រទាប់ស្តើងនៃប៉ារ៉ាហ្វីនត្រូវបានអនុវត្តលើវត្ថុសកម្ម។
មីក្រូទស្សន៍អេឡិចត្រុងស្កែនបំភាយវាល (FESEM, Zeiss SEM Ultra 60.5 kV) ត្រូវបានប្រើដើម្បីសង្កេតមើលរូបវិទ្យាផ្ទៃ HWO ។កាំរស្មីអ៊ិចបែកខ្ចាត់ខ្ចាយថាមពលដែលបំពាក់ដោយ Feii8SEM (EDX, Zeiss AG) ត្រូវបានប្រើដើម្បីគូសផែនទីធាតុ HWO-50% C76 នៅលើអេឡិចត្រូត UCC ។មីក្រូទស្សន៍អេឡិចត្រុងបញ្ជូនដែលមានភាពច្បាស់ខ្ពស់ (HR-TEM, JOEL JEM-2100) ដែលដំណើរការនៅវ៉ុលបង្កើនល្បឿននៃ 200 kV ត្រូវបានប្រើដើម្បីទទួលបានរូបភាពដែលមានគុណភាពបង្ហាញខ្ពស់ និងរង្វង់ឌីផេរ៉ង់ស្យែលនៃភាគល្អិត HWO ។ប្រើកម្មវិធី Crystallographic Tool Box (CrysTBox) ដើម្បីវិភាគ Rings diffraction HWO ដោយប្រើមុខងារ ringGUI ហើយប្រៀបធៀបលទ្ធផលជាមួយនឹងម៉ូដែល XRD។រចនាសម្ព័ននិងក្រាហ្វិចនៃ UCC និង TCC ត្រូវបានកំណត់ដោយការបំភាយកាំរស្មីអ៊ិច (XRD) ក្នុងអត្រាស្កេន 2.4°/min ពី 5° ដល់ 70° ជាមួយនឹង Cu Kα (λ = 1.54060 Å) ដោយប្រើឧបករណ៍វាស់កាំរស្មី X-ray diffractometer ។(ម៉ូដែល 3600) ។XRD បង្ហាញពីរចនាសម្ព័ន្ធគ្រីស្តាល់ និងដំណាក់កាលនៃ HWO ។កម្មវិធី PANAlytical X'Pert HighScore ត្រូវបានប្រើដើម្បីផ្គូផ្គងកំពូល HWO ទៅនឹងផែនទីអុកស៊ីត tungsten ដែលមាននៅក្នុង database45។ប្រៀបធៀបលទ្ធផល HWO ជាមួយនឹងលទ្ធផល TEM ។សមាសភាពគីមី និងស្ថានភាពនៃសំណាក HWO ត្រូវបានកំណត់ដោយកាំរស្មីអ៊ិច អេឡិចត្រុង spectroscopy (XPS, ESCALAB 250Xi, ThermoScientific) ។កម្មវិធី CASA-XPS (v 2.3.15) ត្រូវបានប្រើសម្រាប់ការវិភាគទិន្នន័យ និងការវិភាគទិន្នន័យ។Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR ដោយប្រើការវាស់វែង Perkin Elmer class KBr FTIR) ត្រូវបានអនុវត្តដើម្បីកំណត់ក្រុមមុខងារផ្ទៃនៃ HWO និង HWO-50% C76 ។ប្រៀបធៀបលទ្ធផលជាមួយនឹងលទ្ធផល XPS ។ការវាស់មុំទំនាក់ទំនង (KRUSS DSA25) ក៏ត្រូវបានប្រើដើម្បីកំណត់លក្ខណៈសំណើមនៃអេឡិចត្រូត។
សម្រាប់ការវាស់វែងអេឡិចត្រូគីមីទាំងអស់ ស្ថានីយការងារ Biologic SP 300 ត្រូវបានប្រើប្រាស់។Cyclic voltammetry (CV) និង electrochemical impedance spectroscopy (EIS) ត្រូវបានប្រើដើម្បីសិក្សាពី electrode kinetics នៃប្រតិកម្ម redox របស់ VO2+/VO2+ និងឥទ្ធិពលនៃការសាយភាយ reagent (VOSO4 (VO2+)) លើអត្រាប្រតិកម្ម។បច្ចេកវិទ្យាទាំងពីរប្រើកោសិកាអេឡិចត្រូតបីដែលមានកំហាប់អេឡិចត្រូលីតនៃ 0.1 M VOSO4 (V4+) រំលាយក្នុង 1 M H2SO4 + 1 M HCl (អាស៊ីតចម្រុះ) ។ទិន្នន័យអេឡិចត្រូគីមីទាំងអស់ដែលបានបង្ហាញគឺ IR ត្រូវបានកែតម្រូវ។អេឡិចត្រូត saturated calomel electrode (SCE) និង coil ប្លាទីន (Pt) ត្រូវបានគេប្រើជា reference និង counter electrode រៀងគ្នា។សម្រាប់ CV អត្រាស្កែន (ν) នៃ 5, 20, និង 50 mV/s ត្រូវបានអនុវត្តទៅវិនដូសក្តានុពល (0–1) V បើប្រៀបធៀបទៅនឹង SCE សម្រាប់ VO2+/VO2+ បន្ទាប់មកកែលើមាត្រដ្ឋាន SHE ទៅគ្រោង (VSCE = 0.242 V ទាក់ទងនឹង HSE) ។ដើម្បីស៊ើបអង្កេតការរក្សាសកម្មភាពអេឡិចត្រូត ការកែច្នៃ CV ត្រូវបានអនុវត្តនៅលើ UCC, TCC, UCC-C76, UCC-HWO និង UCC-HWO-50% C76 នៅ ν ស្មើនឹង 5 mV/s ។សម្រាប់ការវាស់វែង EIS សម្រាប់ប្រតិកម្ម redox របស់ VO2+/VO2+ ជួរប្រេកង់ 0.01-105 Hz និងការរំខានវ៉ុលសៀគ្វីបើកចំហ (OCV) នៃ 10 mV ត្រូវបានប្រើប្រាស់។ការពិសោធន៍នីមួយៗត្រូវបានធ្វើម្តងទៀត 2-3 ដងដើម្បីធានាបាននូវភាពស៊ីសង្វាក់នៃលទ្ធផល។អត្រាថេរនៃអត្រាខុសគ្នា (k0) ត្រូវបានទទួលដោយវិធីសាស្ត្រ Nicholson 46,47 ។
អុកស៊ីត tungsten hydrated (HVO) ត្រូវបានសំយោគដោយជោគជ័យដោយវិធីសាស្ត្រ hydrothermal ។រូបភាព SEM នៅក្នុងរូបភព។1a បង្ហាញថា HWO ដែលដាក់ទុកមានចង្កោមនៃភាគល្អិតណាណូដែលមានទំហំភាគល្អិតក្នុងចន្លោះពី 25-50 nm ។
គំរូនៃការបំភាយកាំរស្មីអ៊ិចនៃ HWO បង្ហាញពីកំពូល (001) និង (002) នៅ ~23.5° និង ~47.5° រៀងគ្នា ដែលជាលក្ខណៈនៃ nonstoichiometric WO2.63 (W32O84) (PDF 077–0810, a = 21.4 Å, b = 17.8 Å, c = 3.8 Å, α = β = γ = 90°) ដែលត្រូវគ្នានឹងពណ៌ខៀវជាក់ស្តែងរបស់វា (រូបភាពទី 1 ខ) 48,49 ។កំពូលផ្សេងទៀតនៅប្រហែល 20.5°, 27.1°, 28.1°, 30.8°, 35.7°, 36.7° និង 52.7° គឺនៅ (140), (620), (350), (720), (740), (560)។និង (970) យន្តហោះបំលាស់ទី រៀងគ្នា 49 orthorhombic WO2.63 ។Songara et al ។43 បានប្រើវិធីសាស្ត្រសំយោគដូចគ្នា ដើម្បីទទួលបានផលិតផលពណ៌ស ដែលត្រូវបានសន្មតថាមានវត្តមាន WO3(H2O)0.333។ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយនៅក្នុងការងារនេះដោយសារតែលក្ខខណ្ឌផ្សេងៗគ្នាផលិតផលពណ៌ប្រផេះពណ៌ខៀវត្រូវបានទទួលដែលបង្ហាញពីការរួមរស់នៃ WO3 (H2O) 0.333 (PDF 087-1203, a = 7.3 Å, b = 12.5 Å, c = 7.7) ក្នុង Å , α = β = γ = 90 °) និងទម្រង់កាត់បន្ថយនៃអុកស៊ីដ tungsten ។ការវិភាគពាក់កណ្តាលជាមួយកម្មវិធី X'Pert HighScore បានបង្ហាញថា 26% WO3(H2O)0.333: 74% W32O84 ។ដោយសារ W32O84 មាន W6+ និង W4+ (1.67:1 W6+:W4+) មាតិកាប៉ាន់ស្មាននៃ W6+ និង W4+ គឺប្រហែល 72% W6+ និង 28% W4+ រៀងគ្នា។រូបភាព SEM, វិសាលគម XPS 1 វិនាទីនៅកម្រិតស្នូល, រូបភាព TEM, FTIR spectra និង Raman spectra នៃភាគល្អិត C76 ត្រូវបានបង្ហាញនៅក្នុងក្រដាសមុនរបស់យើង 24 ។យោងតាម Kawada et al.50,51 គំរូនៃការបំភាយកាំរស្មី X នៃ C76 បង្ហាញពីរចនាសម្ព័ន្ធ monoclinic នៃ FCC បន្ទាប់ពីការយកចេញនៃ toluene ។
រូបភាព SEM នៅក្នុងរូបភព។2a និង b បង្ហាញពីការទម្លាក់ដោយជោគជ័យនៃ HWO និង HWO-50% C76 នៅលើ និងរវាងសរសៃកាបូននៃអេឡិចត្រូត UCC ។ការធ្វើផែនទីធាតុនៃ tungsten កាបូន និងអុកស៊ីសែននៅក្នុងរូបភាព SEM នៅក្នុងរូបភាព 2c ត្រូវបានបង្ហាញនៅក្នុងរូបភព។2d–f បង្ហាញថា tungsten និង carbon ត្រូវបានលាយបញ្ចូលគ្នាស្មើៗគ្នា (បង្ហាញការចែកចាយស្រដៀងគ្នា) លើផ្ទៃអេឡិចត្រូត ហើយសមាសធាតុមិនត្រូវបានដាក់ស្មើគ្នា។ដោយសារតែធម្មជាតិនៃវិធីសាស្រ្តទឹកភ្លៀង។
រូបភាព SEM នៃភាគល្អិត HWO ដែលដាក់ទុក (ក) និងភាគល្អិត HWO-C76 (ខ) ។ការគូសផែនទី EDX ដែលបានបង្ហោះទៅ HWO-C76 នៅ UCC ដោយប្រើតំបន់ក្នុងរូបភាព (c) បង្ហាញពីការចែកចាយនៃ tungsten (d), carbon (e) និង oxygen (f) នៅក្នុងគំរូ។
HR-TEM ត្រូវបានប្រើសម្រាប់រូបភាពពង្រីកខ្ពស់ និងព័ត៌មានគ្រីស្តាល់ (រូបភាពទី 3) ។HWO បង្ហាញពីរូបវិទ្យាណាណូគុយដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 3a និងកាន់តែច្បាស់នៅក្នុងរូបភាពទី 3b ។ដោយការពង្រីក nanocube សម្រាប់ការបង្វែរនៃផ្ទៃដែលបានជ្រើសរើស រចនាសម្ព័ន្ធ grating និងប្លង់នៃ diffraction ដែលពេញចិត្តនឹងច្បាប់របស់ Bragg អាចត្រូវបានគេមើលឃើញដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 3c ដោយបញ្ជាក់ពីភាពថ្លានៃសម្ភារៈ។នៅក្នុង inset ទៅ Fig. 3c បង្ហាញចំងាយ d 3.3 Å ដែលត្រូវគ្នាទៅនឹង យន្តហោះ disfraction (022) និង (620) ក្នុង WO3(H2O)0.333 និង W32O84, 43, 44, 49 ដំណាក់កាលរៀងគ្នា។នេះគឺស្របជាមួយនឹងការវិភាគ XRD ខាងលើ (រូបភាព 1b) ចាប់តាំងពីចម្ងាយយន្តហោះដឹងគុណដែលបានសង្កេតឃើញ ឃ (រូបភាព 3c) ត្រូវគ្នាទៅនឹងកំពូល XRD ខ្លាំងបំផុតនៅក្នុងគំរូ HWO ។ចិញ្ចៀនគំរូត្រូវបានបង្ហាញផងដែរនៅក្នុងរូបភព។3d ដែលចិញ្ចៀននីមួយៗត្រូវគ្នាទៅនឹងយន្តហោះដាច់ដោយឡែក។យន្តហោះ WO3(H2O)0.333 និង W32O84 មានពណ៌ស និងខៀវរៀងៗខ្លួន ហើយកំពូល XRD ដែលត្រូវគ្នារបស់ពួកវាក៏ត្រូវបានបង្ហាញនៅក្នុងរូបភាពទី 1b ។ចិញ្ចៀនទីមួយដែលបង្ហាញក្នុងលំនាំចិញ្ចៀនត្រូវគ្នាទៅនឹងកំពូលដែលបានសម្គាល់ដំបូងនៅក្នុងគំរូកាំរស្មីអ៊ិចនៃយន្តហោះបំលាស់ទី (022) ឬ (620) ។ពី (022) ដល់ (402) ចិញ្ចៀន d-ចម្ងាយនៃ 3.30, 3.17, 2.38, 1.93, និង 1.69 Å ត្រូវបានរកឃើញ ដែលស្របនឹងតម្លៃ XRD នៃ 3.30, 3.17, 2 .45, 1.63. និង 1.63. និងÅ, 44, 45 រៀងគ្នា។
(a) រូបភាព HR-TEM របស់ HWO, (b) បង្ហាញរូបភាពពង្រីក។រូបភាពនៃប្លង់ក្រឡាចត្រង្គត្រូវបានបង្ហាញក្នុង (c) ហើយ inset (c) បង្ហាញរូបភាពពង្រីកនៃយន្តហោះ និងចន្លោះពេល d 0.33 nm ដែលត្រូវនឹងយន្តហោះ (002) និង (620)។(d) គំរូចិញ្ចៀន HWO បង្ហាញយន្តហោះដែលភ្ជាប់ជាមួយដំណាក់កាល WO3(H2O)0.333 (ស) និង W32O84 (ពណ៌ខៀវ)។
ការវិភាគ XPS ត្រូវបានអនុវត្តដើម្បីកំណត់ពីគីមីវិទ្យាលើផ្ទៃ និងស្ថានភាពអុកស៊ីតកម្មនៃ tungsten (រូបភាព S1 និង 4) ។វិសាលគមនៃការស្កេន XPS ធំទូលាយនៃ HWO សំយោគត្រូវបានបង្ហាញនៅក្នុងរូបភព។S1 បង្ហាញពីវត្តមានរបស់ tungsten ។វិសាលគមស្កែនតូច XPS នៃកម្រិត W 4f និង O 1s សំខាន់ៗត្រូវបានបង្ហាញនៅក្នុងរូបភព។4a និង b រៀងគ្នា។វិសាលគម W 4f ត្រូវបានបំបែកជាពីរវង់-គន្លងវិលជុំដែលត្រូវគ្នាទៅនឹងថាមពលចងនៃរដ្ឋអុកស៊ីតកម្ម W. កំពូល W 4f5/2 និង W 4f7/2 នៅថាមពលភ្ជាប់នៃ 37.8 និង 35.6 eV ជាកម្មសិទ្ធិរបស់ W6+ ហើយកំពូល W 4f5/2 និង W 4f7/2 នៅ 36.6 និង 34.9 eV គឺជាលក្ខណៈនៃរដ្ឋ W4+ រៀងគ្នា។វត្តមាននៃស្ថានភាពអុកស៊ីតកម្ម (W4+) បញ្ជាក់បន្ថែមអំពីការបង្កើតនៃ non-stoichiometric WO2.63 ខណៈពេលដែលវត្តមានរបស់ W6+ បង្ហាញពី stoichiometric WO3 ដោយសារតែ WO3 (H2O) 0.333 ។ទិន្នន័យសមល្មមបានបង្ហាញថាភាគរយអាតូមិកនៃ W6+ និង W4+ គឺ 85% និង 15% រៀងគ្នា ដែលមានភាពជិតស្និទ្ធនឹងតម្លៃដែលបានប៉ាន់ស្មានពីទិន្នន័យ XRD ដែលបានផ្តល់ឱ្យភាពខុសគ្នារវាងបច្ចេកវិទ្យាទាំងពីរ។វិធីសាស្រ្តទាំងពីរនេះផ្តល់នូវព័ត៌មានបរិមាណជាមួយនឹងភាពត្រឹមត្រូវទាប ជាពិសេស XRD ។លើសពីនេះ វិធីសាស្ត្រទាំងពីរនេះ វិភាគផ្នែកផ្សេងគ្នានៃសម្ភារៈ ដោយសារ XRD គឺជាវិធីសាស្ត្រភាគច្រើន ខណៈដែល XPS គឺជាវិធីសាស្ត្រលើផ្ទៃដែលខិតជិតប៉ុន្មានណាណូម៉ែត្រប៉ុណ្ណោះ។វិសាលគម O 1s បំបែកជាពីរកំពូលនៅ 533 (22.2%) និង 530.4 eV (77.8%) ។ទីមួយត្រូវគ្នាទៅនឹង OH និងទីពីរទៅនឹងចំណងអុកស៊ីសែននៅក្នុងបន្ទះឈើនៅក្នុង WO ។វត្តមាននៃក្រុមមុខងារ OH គឺស្របជាមួយនឹងលក្ខណៈសម្បត្តិជាតិទឹករបស់ HWO ។
ការវិភាគ FTIR ក៏ត្រូវបានអនុវត្តលើគំរូទាំងពីរនេះផងដែរ ដើម្បីពិនិត្យមើលវត្តមានរបស់ក្រុមមុខងារ និងម៉ូលេគុលទឹកដែលសម្របសម្រួលនៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធ HWO hydrated ។លទ្ធផលបង្ហាញថាសំណាក HWO-50% C76 និងលទ្ធផល FT-IR HWO មើលទៅដូចគ្នាដោយសារតែវត្តមានរបស់ HWO ប៉ុន្តែអាំងតង់ស៊ីតេនៃកំពូលមានភាពខុសគ្នាដោយសារបរិមាណសំណាកផ្សេងគ្នាដែលប្រើក្នុងអំឡុងការរៀបចំសម្រាប់ការវិភាគ (រូបភាព 5a )HWO-50% C76 កំពូល fullerene 24 ទាំងអស់ត្រូវបានបង្ហាញ លើកលែងតែកំពូលអុកស៊ីត tungsten ។លម្អិតនៅក្នុងរូបភព។5a បង្ហាញថាសំណាកទាំងពីរបង្ហាញនូវរលកធំទូលាយខ្លាំងនៅ ~710/cm ដែលសន្មតថាជាការរំញ័រដែលលាតសន្ធឹងរបស់ OWO នៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធបន្ទះឈើ HWO និងស្មាដ៏រឹងមាំនៅ ~840/cm ដែលសន្មតថាជា WO ។ក្រុមតន្រ្តីមុតស្រួចនៅ ~ 1610 / សង់ទីម៉ែត្រគឺទាក់ទងទៅនឹងរំញ័រពត់កោងនៃ OH ហើយក្រុមស្រូបយកធំទូលាយនៅ ~ 3400 / សង់ទីម៉ែត្រគឺទាក់ទងទៅនឹងការរំញ័រលាតសន្ធឹងនៃ OH នៅក្នុងក្រុម hydroxyl group43 ។លទ្ធផលទាំងនេះគឺស្របជាមួយនឹងវិសាលគម XPS នៅក្នុងរូបភាពទី 4b ដែលក្រុមមុខងារ WO អាចផ្តល់ទីតាំងសកម្មសម្រាប់ប្រតិកម្ម VO2+/VO2+ ។
ការវិភាគ FTIR នៃ HWO និង HWO-50% C76 (a) បង្ហាញពីក្រុមមុខងារ និងការវាស់មុំទំនាក់ទំនង (b, c) ។
ក្រុម OH ក៏អាចបំប្លែងប្រតិកម្ម VO2+/VO2+ ដោយហេតុនេះការបង្កើនអ៊ីដ្រូហ្វីលីកនៃអេឡិចត្រូត ដោយហេតុនេះជំរុញការសាយភាយ និងអត្រាផ្ទេរអេឡិចត្រុង។គំរូ HWO-50% C76 បង្ហាញពីកំពូល C76 បន្ថែមដូចបង្ហាញក្នុងរូប។កំពូលនៅ ~2905, 2375, 1705, 1607, និង 1445 cm3 អាចត្រូវបានកំណត់ទៅ CH, O=C=O, C=O, C=C, និង CO stretching vibrations រៀងគ្នា។វាត្រូវបានគេស្គាល់យ៉ាងច្បាស់ថាក្រុមមុខងារអុកស៊ីសែន C = O និង CO អាចបម្រើជាមជ្ឈមណ្ឌលសកម្មសម្រាប់ប្រតិកម្ម redox នៃ vanadium ។ដើម្បីសាកល្បង និងប្រៀបធៀបភាពសើមនៃអេឡិចត្រូតទាំងពីរ ការវាស់មុំទំនាក់ទំនងត្រូវបានប្រើប្រាស់ដូចបង្ហាញក្នុងរូបទី 5 ខ, គ។អេឡិចត្រូត HWO ស្រូបយកដំណក់ទឹកភ្លាមៗ ដែលបង្ហាញពីភាពធន់នឹងទឹក ដោយសារតែក្រុមមុខងារ OH ដែលមាន។HWO-50% C76 មានលក្ខណៈ hydrophobic ច្រើនជាង ជាមួយនឹងមុំទំនាក់ទំនងប្រហែល 135° បន្ទាប់ពី 10 វិនាទី។ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ នៅក្នុងការវាស់វែងអេឡិចត្រូត អេឡិចត្រូត HWO-50% C76 ត្រូវបានសើមទាំងស្រុងក្នុងរយៈពេលតិចជាងមួយនាទី។ការវាស់ស្ទង់ភាពសើមគឺស្របជាមួយនឹងលទ្ធផល XPS និង FTIR ដែលបង្ហាញថាក្រុម OH កាន់តែច្រើននៅលើផ្ទៃ HWO ធ្វើឱ្យវាកាន់តែមានទឹកច្រើន។
ប្រតិកម្ម VO2+/VO2+ នៃ HWO និង HWO-C76 nanocomposites ត្រូវបានធ្វើតេស្ត ហើយគេរំពឹងថា HWO នឹងទប់ស្កាត់ការវិវត្តនៃឧស្ម័នក្លរីន ដែលកើតឡើងក្នុងអំឡុងពេលប្រតិកម្ម VO2+/VO2+ នៅក្នុងអាស៊ីតចម្រុះ ខណៈពេលដែល C76 នឹងបន្ថែមកាតាលីករ VO2+/VO2+ ដែលចង់បាន។ការព្យួរ HWO ដែលមាន 10%, 30% និង 50% C76 ត្រូវបានអនុវត្តទៅអេឡិចត្រូត UCC ជាមួយនឹងបន្ទុកសរុបប្រហែល 2 mg/cm2 ។
ដូចដែលបានបង្ហាញនៅក្នុងរូបភព។6, kinetics នៃប្រតិកម្ម VO2+/VO2+ លើផ្ទៃអេឡិចត្រូតត្រូវបានពិនិត្យដោយប្រើ CV នៅក្នុងអេឡិចត្រូលីតអាស៊ីតចម្រុះ។ចរន្តត្រូវបានបង្ហាញជា I/Ipa ដើម្បីជួយសម្រួលការប្រៀបធៀប ΔEp និង Ipa/Ipc ។កាតាលីករផ្សេងៗត្រូវបានទទួលដោយផ្ទាល់ពីរូប។ទិន្នន័យឯកតាតំបន់បច្ចុប្បន្នត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 2S ។នៅលើរូបភព។រូបភាពទី 6a បង្ហាញថា HWO បង្កើនអត្រាផ្ទេរអេឡិចត្រុងបន្តិចនៃប្រតិកម្ម redox របស់ VO2+/VO2+ នៅលើផ្ទៃអេឡិចត្រូត និងទប់ស្កាត់ប្រតិកម្មនៃការវិវត្តន៍នៃក្លរីនប៉ារ៉ាស៊ីត។ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ C76 បង្កើនអត្រាផ្ទេរអេឡិចត្រុងយ៉ាងសំខាន់ និងជំរុញឱ្យមានប្រតិកម្មវិវត្តន៍ក្លរីន។ដូច្នេះ ស្មុគ្រស្មាញដែលមានសមាសភាពត្រឹមត្រូវនៃ HWO និង C76 គួរតែមានសកម្មភាពល្អបំផុត និងសមត្ថភាពខ្ពស់បំផុតក្នុងការទប់ស្កាត់ប្រតិកម្មក្លរីន។វាត្រូវបានគេរកឃើញថាបន្ទាប់ពីការបង្កើនមាតិកា C76 សកម្មភាពគីមីនៃអេឡិចត្រូតមានភាពប្រសើរឡើងដូចដែលបានបង្ហាញដោយការថយចុះនៃΔEpនិងការកើនឡើងនៃសមាមាត្រ Ipa / Ipc (តារាង S3) ។នេះក៏ត្រូវបានបញ្ជាក់ដោយតម្លៃ RCT ដែលត្រូវបានដកចេញពីគ្រោង Nyquist នៅក្នុងរូបភាពទី 6d (តារាង S3) ដែលវាត្រូវបានគេរកឃើញថាតម្លៃ RCT ថយចុះជាមួយនឹងមាតិកាកើនឡើងនៃ C76 ។លទ្ធផលទាំងនេះក៏ស្របជាមួយនឹងការសិក្សារបស់ Lee ដែលការបន្ថែមកាបូន mesoporous ទៅ mesoporous WO3 ធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវ kinetics នៃការផ្ទេរបន្ទុកនៅលើ VO2+/VO2+35 ។នេះបង្ហាញថាប្រតិកម្មវិជ្ជមានអាចអាស្រ័យទៅលើចរន្តនៃអេឡិចត្រូត (C=C bond) 18,24,35,36,37។ដោយសារតែការផ្លាស់ប្តូរធរណីមាត្រនៃការសម្របសម្រួលរវាង [VO(H2O)5]2+ និង [VO2(H2O)4]+, C76 ក៏អាចកាត់បន្ថយការឆ្លើយតបលើសសម្ពាធដោយកាត់បន្ថយថាមពលជាលិកា។ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ នេះប្រហែលជាមិនអាចទៅរួចជាមួយអេឡិចត្រូត HWO ទេ។
(a) អាកប្បកិរិយា voltammetric ស៊ីក្លូនៃសមាសធាតុ UCC និង HWO-C76 ដែលមានសមាមាត្រ HWO:C76 ខុសៗគ្នាក្នុងប្រតិកម្ម VO2+/VO2+ ក្នុង 0.1 M VOSO4/1 M H2SO4 + 1 M HCl electrolyte (នៅ ν = 5 mV/s) ។(b) Randles-Sevchik និង (c) វិធីសាស្រ្ត VO2+/VO2+ របស់ Nicholson សម្រាប់ការប៉ាន់ប្រមាណប្រសិទ្ធភាពនៃការសាយភាយ និងការទទួលបានតម្លៃ k0 (d)។
មិនត្រឹមតែ HWO-50% C76 ប៉ុណ្ណោះដែលបង្ហាញសកម្មភាពអេឡិចត្រូកាតាលីកស្ទើរតែដូចគ្នាទៅនឹង C76 សម្រាប់ប្រតិកម្ម VO2+/VO2+ នោះទេ ប៉ុន្តែអ្វីដែលគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍ជាងនេះទៅទៀត វាបានទប់ស្កាត់ការវិវត្តនៃឧស្ម័នក្លរីន ធៀបនឹង C76 ដូចដែលបានបង្ហាញក្នុងរូប។6a បន្ថែមពីលើការបង្ហាញរង្វង់តូចជាងនៅក្នុងរូបភព។6 ក្រាម (RCT ទាប) ។C76 បានបង្ហាញ Ipa/Ipc ជាក់ស្តែងខ្ពស់ជាង HWO-50% C76 (Table S3) មិនមែនដោយសារភាពប្រសើរឡើងនៃប្រតិកម្មបញ្ច្រាសទេ ប៉ុន្តែដោយសារការត្រួតស៊ីគ្នាជាមួយនឹងកម្រិតកាត់បន្ថយក្លរីននៅកម្រិត 1.2 V បើប្រៀបធៀបទៅនឹង SHE ។ដំណើរការល្អបំផុតនៃ HWO-50% C76 ត្រូវបានសន្មតថាជាការរួមបញ្ចូលគ្នារវាង C76 ដែលមានបន្ទុកអវិជ្ជមានខ្ពស់ និងមុខងារសំណើមខ្ពស់ និងកាតាលីករនៃ W-OH នៅលើ HWO ។ខណៈពេលដែលការបញ្ចេញសារធាតុក្លរីនតិចនឹងធ្វើអោយប្រសិទ្ធភាពនៃការសាកថ្មរបស់កោសិកាពេញប្រសើរឡើងនោះ kinetics ដែលប្រសើរឡើងនឹងបង្កើនប្រសិទ្ធភាពនៃវ៉ុលពេញរបស់កោសិកា។
យោងតាមសមីការ S1 សម្រាប់ប្រតិកម្មដែលអាចបញ្ច្រាស់បាន (ការផ្ទេរអេឡិចត្រុងយឺត) ដែលគ្រប់គ្រងដោយការសាយភាយ ចរន្តកំពូល (IP) អាស្រ័យលើចំនួនអេឡិចត្រុង (n) តំបន់អេឡិចត្រូត (A) មេគុណសាយភាយ (D) លេខ មេគុណផ្ទេរអេឡិចត្រុង (α) និងល្បឿនស្កេន (ν) ។ដើម្បីសិក្សាពីឥរិយាបទគ្រប់គ្រងការសាយភាយនៃសម្ភារៈដែលបានសាកល្បង ទំនាក់ទំនងរវាង IP និង ν1/2 ត្រូវបានគ្រោង និងបង្ហាញក្នុងរូបទី 6 ខ។ដោយសារវត្ថុធាតុទាំងអស់បង្ហាញពីទំនាក់ទំនងលីនេអ៊ែរ ប្រតិកម្មត្រូវបានគ្រប់គ្រងដោយការសាយភាយ។ដោយសារប្រតិកម្ម VO2+/VO2+ គឺអាចបញ្ច្រាស់បាន ជម្រាលនៃបន្ទាត់អាស្រ័យទៅលើមេគុណនៃការសាយភាយ និងតម្លៃនៃ α (សមីការ S1)។ដោយសារមេគុណនៃការសាយភាយថេរ (≈ 4 × 10–6 cm2/s)52 ភាពខុសគ្នានៃជម្រាលបន្ទាត់បង្ហាញដោយផ្ទាល់នូវតម្លៃផ្សេងគ្នានៃ α ដូច្នេះហើយអត្រាផ្សេងគ្នានៃការផ្ទេរអេឡិចត្រុងទៅផ្ទៃអេឡិចត្រូតជាមួយនឹង C76 និង HWO -50 % C76 បង្ហាញជម្រាលចោតបំផុត (អត្រាផ្ទេរអេឡិចត្រុងខ្ពស់បំផុត)។
ជម្រាល Warburg ប្រេកង់ទាបដែលបានគណនា (W) ដែលបង្ហាញក្នុងតារាង S3 (រូបភាព 6d) មានតម្លៃជិត 1 សម្រាប់សម្ភារៈទាំងអស់ ដែលបង្ហាញពីការសាយភាយដ៏ល្អឥតខ្ចោះនៃភាគល្អិត redox និងបញ្ជាក់ពីឥរិយាបថលីនេអ៊ែរនៃ IP ធៀបនឹង ν1/2 សម្រាប់ CV ។ការវាស់ ។សម្រាប់ HWO-50% C76 ជម្រាល Warburg បង្វែរពីការរួបរួមទៅ 1.32 ដែលបង្ហាញពីការរួមចំណែកមិនត្រឹមតែពីការសាយភាយពាក់កណ្តាលគ្មានកំណត់នៃប្រតិកម្ម (VO2+) ប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែវាក៏អាចមានឥរិយាបទស្រទាប់ស្តើងនៅក្នុងឥរិយាបទនៃការសាយភាយដោយសារការរលាយអេឡិចត្រូតផងដែរ។
ដើម្បីវិភាគបន្ថែមទៀតអំពីភាពបញ្ច្រាស់ (អត្រាផ្ទេរអេឡិចត្រុង) នៃប្រតិកម្ម redox VO2+/VO2+ វិធីសាស្ត្រប្រតិកម្មដែលអាចបញ្ច្រាស់បានរបស់ Nicholson ក៏ត្រូវបានគេប្រើដើម្បីកំណត់អត្រាស្តង់ដារ k041.42 ថេរផងដែរ។នេះត្រូវបានធ្វើដោយការកំណត់ប៉ារ៉ាម៉ែត្រ kineticless dimension Ψ ជាមុខងារនៃ ΔEp ជាអនុគមន៍នៃ ν−1/2 ដោយប្រើសមីការ S2 ។តារាង S4 បង្ហាញពីតម្លៃ Ψ លទ្ធផលសម្រាប់សម្ភារៈអេឡិចត្រូតនីមួយៗ។ធ្វើផែនការលទ្ធផល (រូបភាពទី 6c) ដើម្បីទទួលបាន k0 × 104 cm/s (សរសេរនៅជាប់ជួរនីមួយៗ ហើយបង្ហាញក្នុងតារាង S4) ដោយប្រើសមីការ S3 សម្រាប់ជម្រាលនៃគ្រោងនីមួយៗ។HWO-50% C76 ត្រូវបានគេរកឃើញថាមានជម្រាលខ្ពស់បំផុត (រូបភាព 6c) ដូច្នេះហើយតម្លៃ k0 ខ្ពស់បំផុតគឺ 2.47 × 10–4 cm/s ។នេះមានន័យថាអេឡិចត្រូតនេះផ្តល់នូវ kinetics លឿនបំផុតស្របតាមលទ្ធផល CV និង EIS នៅក្នុងរូបភាព 6a និង d និងតារាង S3 ។លើសពីនេះទៀតតម្លៃ k0 ក៏ត្រូវបានទទួលពីដី Nyquist (រូបភាព 6d) នៃសមីការ S4 ដោយប្រើតម្លៃ RCT (តារាង S3) ។លទ្ធផល k0 ទាំងនេះពី EIS ត្រូវបានសង្ខេបនៅក្នុងតារាង S4 ហើយក៏បង្ហាញផងដែរថា HWO-50% C76 បង្ហាញអត្រាផ្ទេរអេឡិចត្រុងខ្ពស់បំផុតដោយសារឥទ្ធិពលរួម។ទោះបីជាតម្លៃនៃ k0 ខុសគ្នាដោយសារប្រភពដើមផ្សេងគ្នានៃវិធីសាស្ត្រនីមួយៗក៏ដោយ វានៅតែបង្ហាញលំដាប់ដូចគ្នានៃទំហំ និងបង្ហាញពីភាពស៊ីសង្វាក់គ្នា។
ដើម្បីយល់ឱ្យបានច្បាស់អំពី kinetics ដ៏ល្អឥតខ្ចោះដែលអាចសម្រេចបាន វាចាំបាច់ក្នុងការប្រៀបធៀបសម្ភារៈអេឡិចត្រូតល្អបំផុតជាមួយនឹងអេឡិចត្រូត UCC និង TCC ដែលមិនមានអ៊ីសូឡង់។សម្រាប់ប្រតិកម្ម VO2+/VO2+ HWO-C76 មិនត្រឹមតែបង្ហាញ ΔEp ទាបបំផុត និង ភាពអាចបញ្ច្រាស់បានប្រសើរជាងមុនប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែថែមទាំងបានទប់ស្កាត់យ៉ាងសំខាន់នូវប្រតិកម្មវិវត្តន៍ក្លរីនប៉ារ៉ាស៊ីត បើប្រៀបធៀបទៅនឹង TCC ដែលបានបង្ហាញដោយការធ្លាក់ចុះបច្ចុប្បន្នគួរឱ្យកត់សម្គាល់នៅ 1.45 V បើប្រៀបធៀបទៅនឹង OHA (រូបភព។ ៧ ក)នៅក្នុងលក្ខខណ្ឌនៃស្ថេរភាព យើងបានសន្មត់ថា HWO-50% C76 មានស្ថេរភាពរាងកាយដោយសារតែកាតាលីករត្រូវបានលាយជាមួយ PVDF binder ហើយបន្ទាប់មកបានអនុវត្តទៅអេឡិចត្រូតក្រណាត់កាបូន។បើប្រៀបធៀបទៅនឹង 50 mV សម្រាប់ UCC, HWO-50% C76 បានបង្ហាញពីការផ្លាស់ប្តូរកំពូលនៃ 44 mV បន្ទាប់ពី 150 វដ្ត (អត្រា degradation 0.29 mV/cycle) (រូបភាព 7b) ។វាប្រហែលជាមិនមែនជាភាពខុសគ្នាខ្លាំងនោះទេ ប៉ុន្តែ kinetics នៃអេឡិចត្រូត UCC មានភាពយឺតយ៉ាវ និងថយចុះជាមួយនឹងការជិះកង់ ជាពិសេសសម្រាប់ប្រតិកម្មខ្នង។ទោះបីជាការបញ្ច្រាសនៃ TCC គឺប្រសើរជាង UCC ក៏ដោយ TCC ត្រូវបានគេរកឃើញថាមានការផ្លាស់ប្តូរកម្រិតខ្ពស់បំផុតនៃ 73 mV បន្ទាប់ពី 150 វដ្ត ដែលប្រហែលជាដោយសារតែបរិមាណក្លរីនដែលបញ្ចេញចេញពីផ្ទៃរបស់វា។ដើម្បីធានាថាកាតាលីករប្រកាន់ខ្ជាប់បានយ៉ាងល្អទៅនឹងផ្ទៃអេឡិចត្រូត។ដូចដែលអាចមើលឃើញនៅលើអេឡិចត្រូតទាំងអស់ដែលបានធ្វើតេស្ត សូម្បីតែអ្នកដែលគ្មានកាតាលីករគាំទ្រក៏បង្ហាញកម្រិតនៃភាពប្រែប្រួលនៃអស្ថិរភាពនៃការជិះកង់ ដែលបង្ហាញថាការផ្លាស់ប្តូរនៃការបំបែកកំពូលអំឡុងពេលជិះកង់គឺដោយសារតែការធ្វើឱ្យសកម្មសម្ភារៈដោយសារតែការផ្លាស់ប្តូរគីមីជាជាងការបំបែកកាតាលីករ។ដូចគ្នានេះផងដែរ ប្រសិនបើភាគល្អិតកាតាលីករមួយចំនួនធំត្រូវបំបែកចេញពីផ្ទៃអេឡិចត្រូត វានឹងនាំឱ្យមានការកើនឡើងគួរឱ្យកត់សម្គាល់នៃការបំបែកកំពូល (មិនត្រឹមតែ 44 mV) ចាប់តាំងពីស្រទាប់ខាងក្រោម (UCC) មានភាពអសកម្មសម្រាប់ VO2+/VO2+ ។ ប្រតិកម្ម redox ។
ការប្រៀបធៀប CV (a) និងស្ថេរភាពនៃប្រតិកម្ម redox VO2+/VO2+ (b) នៃសម្ភារៈអេឡិចត្រូតដ៏ល្អប្រសើរទាក់ទងនឹង CCC ។នៅក្នុងអេឡិចត្រូលីត 0.1 M VOSO4/1 M H2SO4 + 1 M HCl CV ទាំងអស់ស្មើនឹង ν = 5 mV/s ។
ដើម្បីបង្កើនភាពទាក់ទាញផ្នែកសេដ្ឋកិច្ចនៃបច្ចេកវិទ្យា VRFB ការកែលម្អ និងការយល់ដឹងអំពី kinetics នៃប្រតិកម្ម vanadium redox គឺមានសារៈសំខាន់ក្នុងការសម្រេចបាននូវប្រសិទ្ធភាពថាមពលខ្ពស់។សមាសធាតុ HWO-C76 ត្រូវបានរៀបចំ ហើយឥទ្ធិពល electrocatalytic របស់ពួកគេទៅលើប្រតិកម្ម VO2+/VO2+ ត្រូវបានសិក្សា។HWO បានបង្ហាញពីការកែលម្អ kinetic តិចតួច ប៉ុន្តែបានទប់ស្កាត់យ៉ាងសំខាន់នូវការវិវត្តនៃក្លរីននៅក្នុងអេឡិចត្រូលីតអាស៊ីតចម្រុះ។សមាមាត្រផ្សេងៗនៃ HWO:C76 ត្រូវបានប្រើដើម្បីបង្កើនប្រសិទ្ធភាពបន្ថែមទៀតនៃ kinetics នៃអេឡិចត្រូតដែលមានមូលដ្ឋានលើ HWO ។ការបង្កើនមាតិកានៃ C76 ទៅ HWO អាចធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវ kinetics ការផ្ទេរអេឡិចត្រុងនៃប្រតិកម្ម VO2+/VO2+ នៅលើអេឡិចត្រូតដែលបានកែប្រែ ដែលក្នុងនោះ HWO-50% C76 គឺជាសម្ភារៈដ៏ល្អបំផុតព្រោះវាបន្ថយភាពធន់ទ្រាំនឹងការផ្ទេរបន្ទុក និងទប់ស្កាត់ការវិវត្តនៃឧស្ម័នក្លរីនបន្ថែមទៀតបើប្រៀបធៀបទៅនឹង គ៧៦.និង TCC ត្រូវបានចេញផ្សាយ។នេះគឺដោយសារតែឥទ្ធិពលរួមរវាង C=C sp2 hybridization, OH និង W-OH ក្រុមមុខងារ។អត្រារិចរិលនៃ HWO-50% C76 ត្រូវបានគេរកឃើញថាមាន 0.29mV/cycle ក្រោមការជិះកង់ច្រើនខណៈ UCC និង TCC គឺ 0.33mV/cycle និង 0.49mV/cycle រៀងគ្នា ដែលធ្វើឱ្យវាមានស្ថេរភាពខ្លាំងនៅក្នុងអេឡិចត្រូលីតអាស៊ីតចម្រុះ។លទ្ធផលដែលបានបង្ហាញដោយជោគជ័យកំណត់អត្តសញ្ញាណវត្ថុធាតុអេឡិចត្រូតដែលដំណើរការខ្ពស់សម្រាប់ប្រតិកម្ម VO2+/VO2+ ជាមួយនឹង kinetics លឿន និងស្ថេរភាពខ្ពស់។នេះនឹងបង្កើនវ៉ុលលទ្ធផល ដោយហេតុនេះការកែលម្អប្រសិទ្ធភាពថាមពលរបស់ VRFB ដោយហេតុនេះកាត់បន្ថយការចំណាយលើការធ្វើពាណិជ្ជកម្មនាពេលអនាគតរបស់វា។
សំណុំទិន្នន័យដែលបានប្រើ និង/ឬវិភាគក្នុងការសិក្សាបច្ចុប្បន្នអាចរកបានពីអ្នកនិពន្ធរៀងៗខ្លួនតាមការស្នើសុំសមហេតុផល។
Luderer G. et al ។ការប៉ាន់ប្រមាណថាមពលខ្យល់ និងពន្លឺព្រះអាទិត្យនៅក្នុងសេណារីយ៉ូថាមពលកាបូនទាបសកល៖ សេចក្តីផ្តើម។សេដ្ឋកិច្ចថាមពល។៦៤, ៥៤២–៥៥១។https://doi.org/10.1016/j.eneco.2017.03.027 (2017) ។
Lee, HJ, Park, S. និង Kim, H. ការវិភាគពីឥទ្ធិពលនៃការបញ្ចេញ MnO2 លើដំណើរការនៃថ្មលំហូរ vanadium manganese redox ។J. អេឡិចត្រូគីមី។សង្គម។165(5), A952-A956។https://doi.org/10.1149/2.0881805jes (2018) ។
Shah, AA, Tangirala, R., Singh, R., Wills, RGA និង Walsh, FK Dynamic unit cell model for all-vanadium redox flow battery ។J. អេឡិចត្រូគីមី។សង្គម។158(6), A671។https://doi.org/10.1149/1.3561426 (2011) ។
Gandomi, YA, Aaron, DS, Zawodzinski, TA, និង Mench, MM ជាគំរូរង្វាស់នៃការចែកចាយសក្តានុពលនៅក្នុងទីតាំង និងគំរូផ្ទៀងផ្ទាត់សម្រាប់ថ្មលំហូរ redox ទាំងអស់-vanadium។J. អេឡិចត្រូគីមី។សង្គម។163(1), A5188-A5201។https://doi.org/10.1149/2.0211601jes (2016) ។
Tsushima, S. និង Suzuki, T. ការធ្វើគំរូ និងការក្លែងធ្វើនៃថ្ម vanadium redox ជាមួយនឹងវាល flux interdigitated ដើម្បីបង្កើនប្រសិទ្ធភាពរចនាសម្ព័ន្ធអេឡិចត្រូត។J. អេឡិចត្រូគីមី។សង្គម។167(2), 020553. https://doi.org/10.1149/1945-7111/ab6dd0 (2020).
Sun, B. និង Skillas-Kazakos, M. ការកែប្រែសមា្ភារៈអេឡិចត្រូតក្រាហ្វិចសម្រាប់ការប្រើប្រាស់ក្នុងអាគុយ Vanadium Redox – I. ការព្យាបាលកំដៅ។អេឡិចត្រូគីមី។Acta 37(7), 1253–1260។https://doi.org/10.1016/0013-4686(92)85064-R (1992) ។
Liu, T., Li, S., Zhang, H., និង Chen, J. ជឿនលឿននៃសម្ភារៈអេឡិចត្រូត ដើម្បីបង្កើនដង់ស៊ីតេថាមពលនៅក្នុងអាគុយលំហូរវ៉ាណាដ្យូម (VFBs) ។J. គីមីវិទ្យាថាមពល។២៧(៥), ១២៩២–១៣០៣។https://doi.org/10.1016/j.jechem.2018.07.003 (2018) ។
Liu, QH et al ។ប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់នៃកោសិកាលំហូរ vanadium redox ជាមួយនឹងការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធអេឡិចត្រូតដែលប្រសើរឡើង និងការជ្រើសរើសភ្នាស។J. អេឡិចត្រូគីមី។សង្គម។159(8), A1246-A1252។https://doi.org/10.1149/2.051208jes (2012) ។
Wei, G., Jia, K., Liu, J. និង Yang, K. សមាសធាតុអេឡិចត្រូតកាតាលីករកាបូន nanotube ជាមួយនឹងកាបូនមានអារម្មណ៍គាំទ្រសម្រាប់កម្មវិធីថ្ម vanadium redox ។J. ការផ្គត់ផ្គង់ថាមពល។២២០, ១៨៥-១៩២។https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2012.07.081 (2012) ។
Moon, S., Kwon, BV, Chang, Y., និង Kwon, Y. ឥទ្ធិពលនៃប៊ីស្មុតស៊ុលហ្វាតដែលដាក់នៅលើ CNTs ដែលមានជាតិអាស៊ីតលើដំណើរការនៃថ្មលំហូរ vanadium redox ។J. អេឡិចត្រូគីមី។សង្គម។១៦៦(១២), A2602។https://doi.org/10.1149/2.1181912jes (2019) ។
លោក Huang, R.-H.រង់ចាំ។អេឡិចត្រូតសកម្មត្រូវបានកែប្រែជាមួយនឹងបំពង់ណាណូកាបូនដែលមានជញ្ជាំងច្រើនផ្លាទីន/ជញ្ជាំងសម្រាប់ថ្មលំហូរ vanadium redox ។J. អេឡិចត្រូគីមី។សង្គម។១៥៩(១០), A១៥៧៩។https://doi.org/10.1149/2.003210jes (2012) ។
ប៉ុន្តែ, S. et al ។ថ្មលំហូរ vanadium redox ប្រើ electrocatalysts តុបតែងដោយបំពង់ nanotubes អាសូត-doped carbon បានមកពី scaffolds organometallic ។J. អេឡិចត្រូគីមី។សង្គម។165(7), A1388។https://doi.org/10.1149/2.0621807jes (2018) ។
Khan, P. et al ។Graphene oxide nanosheets ជាសមា្ភារៈសកម្មអេឡិចត្រូគីមីដ៏ល្អឥតខ្ចោះសម្រាប់គូស្វាម៉ីភរិយា VO2+/ និង V2+/V3+ redox សម្រាប់អាគុយលំហូរ vanadium redox ។កាបូន 49(2), 693–700 ។https://doi.org/10.1016/j.carbon.2010.10.022 (2011) ។
Gonzalez, Z. et al ។ដំណើរការអេឡិចត្រូគីមីដ៏ល្អនៃ graphene-កែប្រែ graphite មានអារម្មណ៍ថាសម្រាប់ថ្ម vanadium redox ។J. ការផ្គត់ផ្គង់ថាមពល។៣៣៨, ១៥៥–១៦២។https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2016.10.069 (2017) ។
González Z., Vizirianu S., Dinescu G., Blanco S. និង Santamaria R. Carbon nanowall films ជាសមា្ភារៈអេឡិចត្រូត nanostructured នៅក្នុង vanadium redox flow batteries។ថាមពលណាណូ 1(6), 833–839។https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2012.07.003 (2012) ។
Opar DO, Nankya R., Lee J., និង Yung H. មានអារម្មណ៍កាបូនិចដែលបានកែប្រែ graphene បីវិមាត្រសម្រាប់ថ្មលំហូរ vanadium redox ដែលមានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់។អេឡិចត្រូគីមី។ច្បាប់លេខ 330, 135276. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2019.135276 (2020) ។
ពេលវេលាផ្សាយ៖ ២៣-កុម្ភៈ-២០២៣