Nature.com ला भेट दिल्याबद्दल धन्यवाद. तुम्ही वापरत असलेल्या ब्राउझर आवृत्तीला मर्यादित CSS सपोर्ट आहे. सर्वोत्तम अनुभवासाठी, आम्ही शिफारस करतो की तुम्ही अपडेटेड ब्राउझर वापरा (किंवा इंटरनेट एक्सप्लोररमध्ये कंपॅटिबिलिटी मोड अक्षम करा). दरम्यान, सतत सपोर्ट सुनिश्चित करण्यासाठी, आम्ही साइटला स्टाईल आणि जावास्क्रिप्टशिवाय रेंडर करू.
एकाच वेळी तीन स्लाईड्स दाखवणारा कॅरोसेल. एका वेळी तीन स्लाईड्समधून जाण्यासाठी मागील आणि पुढील बटणे वापरा किंवा एका वेळी तीन स्लाईड्समधून जाण्यासाठी शेवटी स्लाईडर बटणे वापरा.
ऑल-व्हॅनेडियम फ्लो-थ्रू रेडॉक्स बॅटरीज (VRFBs) ची तुलनेने जास्त किंमत त्यांच्या व्यापक वापरावर मर्यादा घालते. VRFB ची विशिष्ट शक्ती आणि ऊर्जा कार्यक्षमता वाढविण्यासाठी इलेक्ट्रोकेमिकल अभिक्रियांचे गतिज सुधारणे आवश्यक आहे, ज्यामुळे VRFB ची kWh ची किंमत कमी होते. या कामात, हायड्रोथर्मली संश्लेषित हायड्रेटेड टंगस्टन ऑक्साईड (HWO) नॅनोपार्टिकल्स, C76 आणि C76/HWO, कार्बन कापड इलेक्ट्रोडवर जमा केले गेले आणि VO2+/VO2+ रेडॉक्स अभिक्रियासाठी इलेक्ट्रोकेटालिस्ट म्हणून चाचणी केली गेली. फील्ड एमिशन स्कॅनिंग इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी (FESEM), एनर्जी डिस्पर्सिव्ह एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी (EDX), हाय-रिझोल्यूशन ट्रान्समिशन इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी (HR-TEM), एक्स-रे डिफ्रॅक्शन (XRD), एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (XPS), इन्फ्रारेड फूरियर ट्रान्सफॉर्म स्पेक्ट्रोस्कोपी (FTIR) आणि कॉन्टॅक्ट अँगल मापन. असे आढळून आले आहे की HWO मध्ये C76 फुलरीन जोडल्याने विद्युत चालकता वाढून आणि त्याच्या पृष्ठभागावर ऑक्सिडाइज्ड फंक्शनल ग्रुप्स प्रदान करून इलेक्ट्रोड गतीशास्त्र सुधारू शकते, ज्यामुळे VO2+/VO2+ रेडॉक्स अभिक्रिया वाढू शकते. ΔEp 176 mV सह VO2+/VO2+ अभिक्रियेसाठी HWO/C76 संमिश्र (50 wt% C76) सर्वोत्तम पर्याय ठरला, तर प्रक्रिया न केलेले कार्बन कापड (UCC) 365 mV होते. याव्यतिरिक्त, W-OH कार्यात्मक गटामुळे HWO/C76 संमिश्राने परजीवी क्लोरीन उत्क्रांती अभिक्रियेवर लक्षणीय प्रतिबंधात्मक प्रभाव दर्शविला.
तीव्र मानवी क्रियाकलाप आणि जलद औद्योगिक क्रांतीमुळे विजेची मागणी अविश्वसनीयपणे वाढली आहे, जी दरवर्षी सुमारे ३% ने वाढत आहे. गेल्या काही दशकांपासून, ऊर्जेचा स्रोत म्हणून जीवाश्म इंधनांचा व्यापक वापर केल्याने हरितगृह वायू उत्सर्जन होत आहे जे जागतिक तापमानवाढ, पाणी आणि वायू प्रदूषणात योगदान देते, ज्यामुळे संपूर्ण परिसंस्थांना धोका निर्माण होतो. परिणामी, २०५०१ पर्यंत स्वच्छ आणि अक्षय पवन आणि सौर ऊर्जेचा प्रवेश एकूण विजेच्या ७५% पर्यंत पोहोचण्याची अपेक्षा आहे. तथापि, जेव्हा अक्षय स्रोतांमधून मिळणारा विजेचा वाटा एकूण वीज निर्मितीच्या २०% पेक्षा जास्त होतो, तेव्हा ग्रिड अस्थिर होतो.
हायब्रिड व्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो बॅटरी2 सारख्या सर्व ऊर्जा साठवण प्रणालींमध्ये, ऑल-व्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो बॅटरी (VRFB) त्याच्या अनेक फायद्यांमुळे सर्वात वेगाने विकसित झाली आहे आणि दीर्घकालीन ऊर्जा साठवणुकीसाठी (सुमारे 30 वर्षे) सर्वोत्तम उपाय मानली जाते. ) अक्षय ऊर्जेसह संयोजनात पर्याय4. हे वीज आणि ऊर्जा घनतेचे पृथक्करण, जलद प्रतिसाद, दीर्घ सेवा आयुष्य आणि ली-आयन आणि लीड-अॅसिड बॅटरीसाठी $93-140/kWh आणि प्रति kWh 279-420 US डॉलर्सच्या तुलनेत $65/kWh च्या तुलनेने कमी वार्षिक खर्चामुळे आहे. बॅटरी अनुक्रमे 4.
तथापि, त्यांचे मोठ्या प्रमाणात व्यापारीकरण अजूनही त्यांच्या तुलनेने उच्च प्रणाली भांडवली खर्चामुळे मर्यादित आहे, मुख्यतः सेल स्टॅकमुळे4,5. अशा प्रकारे, दोन अर्ध-घटक अभिक्रियांचे गतिज वाढवून स्टॅक कामगिरी सुधारल्याने स्टॅकचा आकार कमी होऊ शकतो आणि त्यामुळे खर्च कमी होतो. म्हणून, इलेक्ट्रोड पृष्ठभागावर जलद इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण आवश्यक आहे, जे इलेक्ट्रोडच्या डिझाइन, रचना आणि संरचनेवर अवलंबून असते आणि काळजीपूर्वक ऑप्टिमायझेशन आवश्यक आहे6. कार्बन इलेक्ट्रोडची चांगली रासायनिक आणि इलेक्ट्रोकेमिकल स्थिरता आणि चांगली विद्युत चालकता असूनही, ऑक्सिजन कार्यात्मक गट आणि हायड्रोफिलिसिटीच्या अनुपस्थितीमुळे त्यांचे उपचार न केलेले गतिज मंद आहेत7,8. म्हणून, दोन्ही इलेक्ट्रोडचे गतिज सुधारण्यासाठी विविध इलेक्ट्रोकॅटलिस्ट कार्बन-आधारित इलेक्ट्रोड, विशेषतः कार्बन नॅनोस्ट्रक्चर्स आणि मेटल ऑक्साईड्ससह एकत्र केले जातात, ज्यामुळे VRFB इलेक्ट्रोडचे गतिज वाढते.
C76 वरील आमच्या मागील कामाव्यतिरिक्त, आम्ही प्रथम VO2+/VO2+, चार्ज ट्रान्सफरसाठी या फुलरीनच्या उत्कृष्ट इलेक्ट्रोकॅटॅलिटिक क्रियाकलापाचा अहवाल दिला, उष्णता-उपचारित आणि प्रक्रिया न केलेल्या कार्बन कापडाच्या तुलनेत. प्रतिकार 99.5% आणि 97% ने कमी झाला आहे. C76 च्या तुलनेत VO2+/VO2+ अभिक्रियेसाठी कार्बन पदार्थांचे उत्प्रेरक कार्यप्रदर्शन तक्ता S1 मध्ये दर्शविले आहे. दुसरीकडे, CeO225, ZrO226, MoO327, NiO28, SnO229, Cr2O330 आणि WO331, 32, 33, 34, 35, 36, 37 सारखे अनेक धातू ऑक्साइड त्यांच्या वाढत्या ओल्यापणामुळे आणि मुबलक ऑक्सिजन कार्यक्षमतेमुळे वापरले गेले आहेत. , 38. गट. VO2+/VO2+ अभिक्रियेतील या धातू ऑक्साइडची उत्प्रेरक क्रियाकलाप तक्ता S2 मध्ये सादर केली आहे. कमी किमतीमुळे, आम्लयुक्त माध्यमांमध्ये उच्च स्थिरता आणि उच्च उत्प्रेरक क्रियाकलापांमुळे WO3 चा वापर मोठ्या प्रमाणात कामांमध्ये केला गेला आहे31,32,33,34,35,36,37,38. तथापि, WO3 मुळे कॅथोडिक गतीशास्त्रात झालेली सुधारणा नगण्य आहे. WO3 ची चालकता सुधारण्यासाठी, कॅथोडिक क्रियाकलापांवर कमी टंगस्टन ऑक्साईड (W18O49) वापरण्याचा परिणाम तपासण्यात आला38. हायड्रेटेड टंगस्टन ऑक्साईड (HWO) ची VRFB अनुप्रयोगांमध्ये कधीही चाचणी केली गेली नाही, जरी ते निर्जल WOx39,40 च्या तुलनेत जलद केशन प्रसारामुळे सुपरकॅपॅसिटर अनुप्रयोगांमध्ये वाढीव क्रियाकलाप दर्शवते. तिसऱ्या पिढीतील व्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो बॅटरी बॅटरीची कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी आणि इलेक्ट्रोलाइटमध्ये व्हॅनेडियम आयनची विद्राव्यता आणि स्थिरता सुधारण्यासाठी HCl आणि H2SO4 पासून बनलेले मिश्रित आम्ल इलेक्ट्रोलाइट वापरते. तथापि, परजीवी क्लोरीन उत्क्रांती प्रतिक्रिया तिसऱ्या पिढीच्या तोट्यांपैकी एक बनली आहे, म्हणून क्लोरीन मूल्यांकन अभिक्रिया रोखण्याचे मार्ग शोधणे अनेक संशोधन गटांचे लक्ष बनले आहे.
येथे, परजीवी क्लोरीन उत्क्रांती प्रतिक्रिया (CER) दाबताना कंपोझिटची विद्युत चालकता आणि इलेक्ट्रोड पृष्ठभागाच्या रेडॉक्स गतीशास्त्र यांच्यात संतुलन शोधण्यासाठी कार्बन कापड इलेक्ट्रोडवर जमा केलेल्या HWO/C76 संमिश्रांवर VO2+/VO2+ प्रतिक्रिया चाचण्या केल्या गेल्या. हायड्रेटेड टंगस्टन ऑक्साईड (HWO) नॅनोपार्टिकल्स एका साध्या हायड्रोथर्मल पद्धतीने संश्लेषित केले गेले. व्यावहारिकतेसाठी तिसऱ्या पिढीच्या VRFB (G3) चे अनुकरण करण्यासाठी आणि परजीवी क्लोरीन उत्क्रांती प्रतिक्रियेवर HWO चा प्रभाव तपासण्यासाठी मिश्रित आम्ल इलेक्ट्रोलाइट (H2SO4/HCl) मध्ये प्रयोग केले गेले.
या अभ्यासात व्हॅनेडियम(IV) सल्फेट हायड्रेट (VOSO4, 99.9%, अल्फा-एसर), सल्फ्यूरिक आम्ल (H2SO4), हायड्रोक्लोरिक आम्ल (HCl), डायमिथाइलफॉर्मामाइड (DMF, सिग्मा-अल्ड्रिच), पॉलीव्हिनिलिडीन फ्लोराइड (PVDF, सिग्मा)-अल्ड्रिच), सोडियम टंगस्टन ऑक्साइड डायहायड्रेट (Na2WO4, 99%, सिग्मा-अल्ड्रिच) आणि हायड्रोफिलिक कार्बन कापड ELAT (इंधन सेल स्टोअर) वापरण्यात आले.
हायड्रेटेड टंगस्टन ऑक्साईड (HWO) हायड्रोथर्मल रिअॅक्शन ४३ द्वारे तयार करण्यात आला ज्यामध्ये २ ग्रॅम Na2WO4 मीठ १२ मिली H2O मध्ये विरघळवून रंगहीन द्रावण तयार करण्यात आले, त्यानंतर १२ मिली २ M HCl ड्रॉपवाइजमध्ये टाकण्यात आले जेणेकरून फिकट पिवळा सस्पेंशन मिळेल. स्लरी टेफ्लॉन लेपित स्टेनलेस स्टील ऑटोक्लेव्हमध्ये ठेवण्यात आली आणि हायड्रोथर्मल रिअॅक्शनसाठी १८०° सेल्सिअस तापमानावर ओव्हनमध्ये ३ तास ​​ठेवण्यात आली. अवशेष गाळून गोळा करण्यात आला, इथेनॉल आणि पाण्याने ३ वेळा धुतले गेले, ७०° सेल्सिअस तापमानावर ओव्हनमध्ये सुमारे ३ तास ​​वाळवले गेले आणि नंतर निळ्या-राखाडी HWO पावडरसाठी ट्रिट्युरेट करण्यात आले.
मागील लेखात वर्णन केल्याप्रमाणे, प्राप्त झालेले (प्रक्रिया न केलेले) कार्बन कापड इलेक्ट्रोड (CCT) ट्यूब फर्नेसमध्ये ४५०°C तापमानावर १५ ºC/मिनिट या गरम दराने १० तासांसाठी वापरण्यात आले जेणेकरून उपचारित CC (TCC) मिळू शकेल. UCC आणि TCC चे सुमारे १.५ सेमी रुंद आणि ७ सेमी लांब इलेक्ट्रोडमध्ये कट करण्यात आले. C76, HWO, HWO-१०% C७६, HWO-३०% C७६ आणि HWO-५०% C७६ चे सस्पेंशन २० मिलीग्राम .% (~२.२२ मिलीग्राम) PVDF बाइंडर ~१ मिली DMF मध्ये जोडून तयार करण्यात आले आणि एकरूपता सुधारण्यासाठी १ तासासाठी सोनिकेट केले गेले. C76, HWO आणि HWO-C७६ कंपोझिट्सचे २ मिलीग्राम अनुक्रमे अंदाजे १.५ सेमी२ च्या UCC सक्रिय इलेक्ट्रोड क्षेत्रावर लागू केले गेले. सर्व उत्प्रेरक UCC इलेक्ट्रोडवर लोड केले गेले आणि TCC फक्त तुलनात्मक हेतूंसाठी वापरले गेले, कारण आमच्या मागील कामात असे दिसून आले होते की उष्णता उपचार आवश्यक नव्हते24. अधिक समान परिणामासाठी 100 µl सस्पेंशन (लोड 2 मिग्रॅ) ब्रश करून इंप्रेशन सेटलिंग साध्य केले गेले. नंतर सर्व इलेक्ट्रोड रात्रभर 60° सेल्सिअस तापमानावर ओव्हनमध्ये वाळवले गेले. अचूक स्टॉक लोडिंग सुनिश्चित करण्यासाठी इलेक्ट्रोड पुढे आणि मागे मोजले जातात. विशिष्ट भौमितिक क्षेत्र (~1.5 सेमी2) असण्यासाठी आणि केशिका प्रभावामुळे इलेक्ट्रोडवर व्हॅनेडियम इलेक्ट्रोलाइट वाढण्यापासून रोखण्यासाठी, सक्रिय पदार्थावर पॅराफिनचा पातळ थर लावला गेला.
HWO पृष्ठभागाच्या आकारविज्ञानाचे निरीक्षण करण्यासाठी फील्ड एमिशन स्कॅनिंग इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी (FESEM, Zeiss SEM Ultra 60, 5 kV) वापरली गेली. UCC इलेक्ट्रोडवर HWO-50%C76 घटकांचे मॅपिंग करण्यासाठी Feii8SEM (EDX, Zeiss Inc.) ने सुसज्ज असलेल्या ऊर्जा विखुरलेल्या एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटरचा वापर करण्यात आला. उच्च रिझोल्यूशन HWO कण आणि विवर्तन रिंग्जची प्रतिमा तयार करण्यासाठी 200 kV च्या प्रवेगक व्होल्टेजवर कार्यरत उच्च रिझोल्यूशन ट्रान्समिशन इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोप (HR-TEM, JOEL JEM-2100) वापरण्यात आला. क्रिस्टलोग्राफी टूलबॉक्स (CrysTBox) सॉफ्टवेअर HWO रिंग विवर्तन पॅटर्नचे विश्लेषण करण्यासाठी आणि परिणामांची XRD पॅटर्नशी तुलना करण्यासाठी रिंगGUI फंक्शन वापरते. UCC आणि TCC ची रचना आणि ग्राफिटायझेशन एक्स-रे डिफ्रॅक्शन (XRD) द्वारे 5° ते 70° पर्यंत 2.4°/मिनिट या स्कॅन दराने Cu Kα (λ = 1.54060 Å) वापरून पॅनॅलिटिकल एक्स-रे डिफ्रॅक्टोमीटर (मॉडेल 3600) वापरून विश्लेषण केले गेले. XRD ने HWO ची क्रिस्टल रचना आणि टप्पा दर्शविला. डेटाबेसमध्ये उपलब्ध असलेल्या टंगस्टन ऑक्साईड नकाशांशी HWO शिखर जुळवण्यासाठी PANalytical X'Pert HighScore सॉफ्टवेअरचा वापर करण्यात आला. HWO निकालांची तुलना TEM निकालांशी करण्यात आली. HWO नमुन्यांची रासायनिक रचना आणि स्थिती एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (XPS, ESCALAB 250Xi, ThermoScientific) द्वारे निश्चित करण्यात आली. CASA-XPS सॉफ्टवेअर (v 2.3.15) पीक डीकॉनव्होल्यूशन आणि डेटा विश्लेषणासाठी वापरण्यात आले. HWO आणि HWO-50%C76 चे पृष्ठभाग कार्यात्मक गट निश्चित करण्यासाठी, फूरियर ट्रान्सफॉर्म इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी (FTIR, पर्किन एल्मर स्पेक्ट्रोमीटर, KBr FTIR वापरून) वापरून मोजमाप केले गेले. परिणामांची तुलना XPS निकालांशी करण्यात आली. इलेक्ट्रोड्सची ओलेपणा दर्शविण्याकरिता संपर्क कोन मापन (KRUSS DSA25) देखील वापरले गेले.
सर्व इलेक्ट्रोकेमिकल मोजमापांसाठी, बायोलॉजिक SP 300 वर्कस्टेशन वापरले गेले. VO2+/VO2+ रेडॉक्स अभिक्रियेच्या इलेक्ट्रोड गतीशास्त्राचा आणि अभिकर्मक प्रसाराचा (VOSO4(VO2+)) अभिक्रिया दरावर होणारा परिणाम अभ्यासण्यासाठी चक्रीय व्होल्टॅमेट्री (CV) आणि इलेक्ट्रोकेमिकल इम्पेडन्स स्पेक्ट्रोस्कोपी (EIS) वापरण्यात आली. दोन्ही पद्धतींमध्ये 1 M H2SO4 + 1 M HCl (अ‍ॅसिडचे मिश्रण) मध्ये 0.1 M VOSO4 (V4+) च्या इलेक्ट्रोलाइट सांद्रतेसह तीन-इलेक्ट्रोड सेल वापरण्यात आला. सादर केलेला सर्व इलेक्ट्रोकेमिकल डेटा IR दुरुस्त केला आहे. संदर्भ आणि काउंटर इलेक्ट्रोड म्हणून अनुक्रमे एक संतृप्त कॅलोमेल इलेक्ट्रोड (SCE) आणि एक प्लॅटिनम (Pt) कॉइल वापरण्यात आला. CV साठी, VO2+/VO2+ संभाव्य विंडोवर (0–1) V विरुद्ध SCE साठी 5, 20 आणि 50 mV/s चे स्कॅन दर (ν) लागू केले गेले, नंतर SHE साठी प्लॉट (VSCE = 0.242 V विरुद्ध HSE) मध्ये समायोजित केले गेले. इलेक्ट्रोड क्रियाकलापांच्या धारणाचा अभ्यास करण्यासाठी, UCC, TCC, UCC-C76, UCC-HWO, आणि UCC-HWO-50% C76 साठी ν 5 mV/s वर पुनरावृत्ती चक्रीय CV केले गेले. EIS मोजमापांसाठी, VO2+/VO2+ रेडॉक्स अभिक्रियाची वारंवारता श्रेणी 0.01-105 Hz होती आणि ओपन-सर्किट व्होल्टेज (OCV) वर व्होल्टेज गोंधळ 10 mV होता. निकालांची सुसंगतता सुनिश्चित करण्यासाठी प्रत्येक प्रयोग 2-3 वेळा पुनरावृत्ती करण्यात आला. निकोल्सन पद्धतीद्वारे विषम दर स्थिरांक (k0) प्राप्त झाले 46,47.
हायड्रेटेड टंगस्टन ऑक्साईड (HVO) हे हायड्रोथर्मल पद्धतीने यशस्वीरित्या संश्लेषित केले गेले आहे. आकृती 1a मधील SEM प्रतिमा दर्शवते की जमा केलेल्या HWO मध्ये 25-50 nm आकाराच्या नॅनोपार्टिकल्सचे समूह असतात.
HWO चा एक्स-रे डिफ्रॅक्शन पॅटर्न अनुक्रमे ~23.5° आणि ~47.5° वर शिखर (001) आणि (002) दर्शवितो, जे नॉनस्टोइचियोमेट्रिक WO2.63 (W32O84) चे वैशिष्ट्य आहेत (PDF 077–0810, a = 21.4 Å, b = 17.8 Å, c = 3.8 Å, α = β = γ = 90°), जे त्यांच्या स्पष्ट निळ्या रंगाशी जुळते (आकृती 1b) 48.49. अंदाजे 20.5°, 27.1°, 28.1°, 30.8°, 35.7°, 36.7° आणि 52.7° वरील इतर शिखरांना (140), (620), (350), (720), (740), (560°) असे नियुक्त केले गेले. ) ) आणि (970) विवर्तन समतल अनुक्रमे WO2.63 ला ऑर्थोगोनल आहेत. सोंगारा आणि इतर 43 यांनी पांढरे उत्पादन मिळविण्यासाठी समान कृत्रिम पद्धत वापरली, ज्याचे श्रेय WO3(H2O)0.333 च्या उपस्थितीला दिले गेले. तथापि, या कामात, वेगवेगळ्या परिस्थितींमुळे, निळा-राखाडी उत्पादन प्राप्त झाला, जो दर्शवितो की WO3(H2O)0.333 (PDF 087-1203, a = 7.3 Å, b = 12.5 Å, c = 7 .7 Å, α = β = γ = 90°) आणि टंगस्टन ऑक्साईडचे कमी झालेले स्वरूप. X'Pert HighScore सॉफ्टवेअर वापरून अर्ध-परिमाणात्मक विश्लेषणात 26% WO3(H2O)0.333:74% W32O84 दिसून आले. W32O84 मध्ये W6+ आणि W4+ (1.67:1 W6+:W4+) असल्याने, W6+ आणि W4+ ची अंदाजे सामग्री अनुक्रमे सुमारे 72% W6+ आणि 28% W4+ आहे. SEM प्रतिमा, न्यूक्लियस स्तरावर 1-सेकंद XPS स्पेक्ट्रा, TEM प्रतिमा, FTIR स्पेक्ट्रा आणि C76 कणांचे रमन स्पेक्ट्रा आमच्या मागील लेखात सादर केले होते. कवाडा आणि इतरांच्या मते, 50,51 टोल्यूइन काढून टाकल्यानंतर C76 च्या एक्स-रे विवर्तनाने FCC ची मोनोक्लिनिक रचना दर्शविली.
आकृती २अ आणि ब मधील SEM प्रतिमा दर्शवितात की UCC इलेक्ट्रोडच्या कार्बन तंतूंवर आणि त्यांच्यामध्ये HWO आणि HWO-50%C76 यशस्वीरित्या जमा झाले. आकृती २क मधील SEM प्रतिमांवरील टंगस्टन, कार्बन आणि ऑक्सिजनचे EDX घटक नकाशे आकृती २ड-एफ मध्ये दर्शविले आहेत जे दर्शवितात की टंगस्टन आणि कार्बन संपूर्ण इलेक्ट्रोड पृष्ठभागावर समान रीतीने मिसळलेले आहेत (समान वितरण दर्शवित आहेत) आणि निक्षेपण पद्धतीच्या स्वरूपामुळे संमिश्र एकसमानपणे जमा होत नाही.
जमा झालेल्या HWO कण (a) आणि HWO-C76 कण (b) च्या SEM प्रतिमा. प्रतिमेतील क्षेत्र वापरून UCC वर लोड केलेल्या HWO-C76 वरील EDX मॅपिंग नमुन्यातील टंगस्टन (d), कार्बन (e) आणि ऑक्सिजन (f) चे वितरण दर्शवते.
उच्च विस्तारीकरण इमेजिंग आणि क्रिस्टलोग्राफिक माहितीसाठी HR-TEM चा वापर करण्यात आला (आकृती 3). HWO आकृती 3a मध्ये दाखवल्याप्रमाणे आणि आकृती 3b मध्ये अधिक स्पष्टपणे नॅनोक्यूब आकारविज्ञान दर्शवितो. निवडलेल्या क्षेत्रांच्या विवर्तनासाठी नॅनोक्यूबचे मोठे करून, आकृती 3c मध्ये दाखवल्याप्रमाणे ब्रॅग कायद्याचे पालन करणारी जाळीची रचना आणि विवर्तन समतल दृश्यमान करता येतात, जे सामग्रीच्या स्फटिकत्वाची पुष्टी करते. आकृती 3c च्या इनसेटमध्ये अनुक्रमे WO3(H2O)0.333 आणि W32O84 टप्प्यांमध्ये आढळलेल्या (022) आणि (620) विवर्तन समतलांशी संबंधित अंतर d 3.3 Å दर्शविले आहे, 43,44,49. हे वर वर्णन केलेल्या XRD विश्लेषणाशी सुसंगत आहे (आकृती 1b) कारण निरीक्षण केलेले जाळीचे समतल अंतर d (आकृती 3c) HWO नमुन्यातील सर्वात मजबूत XRD शिखराशी संबंधित आहे. नमुना रिंग्ज आकृतीमध्ये देखील दर्शविल्या आहेत. 3d, जिथे प्रत्येक रिंग एका वेगळ्या प्लेनशी जुळते. WO3(H2O)0.333 आणि W32O84 प्लेन अनुक्रमे पांढरे आणि निळे रंगवलेले आहेत आणि त्यांचे संबंधित XRD शिखर देखील आकृती 1b मध्ये दर्शविले आहेत. रिंग आकृतीमध्ये दर्शविलेले पहिले रिंग (022) किंवा (620) डिफ्रॅक्शन प्लेनच्या एक्स-रे पॅटर्नमधील पहिल्या चिन्हांकित शिखराशी जुळते. (022) ते (402) रिंग्जपर्यंत, d-स्पेसिंग मूल्ये 3.30, 3.17, 2.38, 1.93 आणि 1.69 Å आहेत, जे 3.30, 3.17, 2, 45, 1.93. आणि 1.66 Å च्या XRD मूल्यांशी सुसंगत आहेत, जे अनुक्रमे 44, 45 च्या बरोबरीचे आहे.
(a) HWO ची HR-TEM प्रतिमा, (b) एक मोठी प्रतिमा दर्शविते. जाळीच्या समतलांच्या प्रतिमा (c) मध्ये दर्शविल्या आहेत, इनसेट (c) मध्ये समतलांची मोठी प्रतिमा आणि (002) आणि (620) समतलांशी संबंधित 0.33 nm चा पिच d दर्शविला आहे. (d) WO3(H2O)0.333 (पांढरा) आणि W32O84 (निळा) शी संबंधित समतल दर्शविणारा HWO रिंग पॅटर्न.
टंगस्टनची पृष्ठभागाची रसायनशास्त्र आणि ऑक्सिडेशन स्थिती निश्चित करण्यासाठी XPS विश्लेषण केले गेले (आकृती S1 आणि 4). संश्लेषित HWO चे विस्तृत श्रेणी XPS स्कॅन स्पेक्ट्रम आकृती S1 मध्ये दर्शविले आहे, जे टंगस्टनची उपस्थिती दर्शवते. W 4f आणि O 1s कोर पातळीचे XPS अरुंद-स्कॅन स्पेक्ट्रा अनुक्रमे आकृती 4a आणि b मध्ये दर्शविले आहेत. W 4f स्पेक्ट्रम W ऑक्सिडेशन स्थितीच्या बंधनकारक उर्जेशी संबंधित दोन स्पिन-ऑर्बिट डबल्समध्ये विभागले गेले आहे. आणि 36.6 आणि 34.9 eV वर W 4f7/2 अनुक्रमे 40 च्या W4+ स्थितीचे वैशिष्ट्य आहे. )0.333. फिट केलेल्या डेटावरून असे दिसून येते की W6+ आणि W4+ चे अणु टक्केवारी अनुक्रमे 85% आणि 15% आहेत, जे दोन्ही पद्धतींमधील फरक लक्षात घेता XRD डेटावरून अंदाजित मूल्यांच्या जवळ आहेत. दोन्ही पद्धती कमी अचूकतेसह, विशेषतः XRD सह परिमाणात्मक माहिती प्रदान करतात. तसेच, या दोन पद्धती पदार्थाच्या वेगवेगळ्या भागांचे विश्लेषण करतात कारण XRD ही एक बल्क पद्धत आहे तर XPS ही एक पृष्ठभाग पद्धत आहे जी फक्त काही नॅनोमीटरपर्यंत पोहोचते. O 1s स्पेक्ट्रम 533 (22.2%) आणि 530.4 eV (77.8%) वर दोन शिखरांमध्ये विभागलेला आहे. पहिला OH शी संबंधित आहे आणि दुसरा WO मधील जाळीतील ऑक्सिजन बंधांशी संबंधित आहे. OH कार्यात्मक गटांची उपस्थिती HWO च्या हायड्रेशन गुणधर्मांशी सुसंगत आहे.
हायड्रेटेड HWO रचनेत कार्यात्मक गटांची उपस्थिती आणि समन्वय साधणाऱ्या पाण्याच्या रेणूंची तपासणी करण्यासाठी या दोन नमुन्यांवर FTIR विश्लेषण देखील करण्यात आले. निकालांवरून असे दिसून येते की HWO च्या उपस्थितीमुळे HWO-50% C76 नमुना आणि FT-IR HWO निकाल समान दिसतात, परंतु विश्लेषणाच्या तयारीसाठी वापरल्या जाणाऱ्या नमुन्याच्या वेगवेगळ्या प्रमाणात असल्याने शिखरांची तीव्रता वेगळी आहे (आकृती 5a). ) HWO-50% C76 दर्शविते की टंगस्टन ऑक्साईडच्या शिखराचा अपवाद वगळता सर्व शिखर फुलरीन 24 शी संबंधित आहेत. आकृती 5a मध्ये तपशीलवार दर्शविले आहे की दोन्ही नमुने HWO जाळीच्या संरचनेत OWO स्ट्रेचिंग दोलनांमुळे ~710/सेमी वर एक अतिशय मजबूत ब्रॉड बँड प्रदर्शित करतात, ज्यामध्ये WO ला ~840/सेमी वर एक मजबूत खांदा असतो. स्ट्रेचिंग कंपनांसाठी, सुमारे 1610/सेमी वर एक तीक्ष्ण बँड OH च्या वाकलेल्या कंपनांना जबाबदार आहे, तर सुमारे 3400/सेमी वर एक विस्तृत शोषण बँड हायड्रॉक्सिल गटांमध्ये OH च्या स्ट्रेचिंग कंपनांना जबाबदार आहे43. हे निकाल आकृती 4b मधील XPS स्पेक्ट्राशी सुसंगत आहेत, जिथे WO कार्यात्मक गट VO2+/VO2+ अभिक्रियेसाठी सक्रिय स्थळे प्रदान करू शकतात.
HWO आणि HWO-50% C76 (a) चे FTIR विश्लेषण, दर्शविलेले कार्यात्मक गट आणि संपर्क कोन मापन (b, c).
OH गट VO2+/VO2+ अभिक्रिया देखील उत्प्रेरक करू शकतो, त्याच वेळी इलेक्ट्रोडची जलविद्युतता वाढवतो, ज्यामुळे प्रसार आणि इलेक्ट्रॉन हस्तांतरणाचा दर वाढतो. दाखवल्याप्रमाणे, HWO-50% C76 नमुना C76 साठी अतिरिक्त शिखर दर्शवितो. ~2905, 2375, 1705, 1607 आणि 1445 cm3 वरील शिखर अनुक्रमे CH, O=C=O, C=O, C=C आणि CO स्ट्रेचिंग कंपनांना दिले जाऊ शकतात. हे सर्वज्ञात आहे की C=O आणि CO हे ऑक्सिजन कार्यात्मक गट व्हॅनेडियमच्या रेडॉक्स अभिक्रियांसाठी सक्रिय केंद्र म्हणून काम करू शकतात. दोन इलेक्ट्रोडच्या ओल्यापणाची चाचणी आणि तुलना करण्यासाठी, आकृती 5b,c मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे संपर्क कोन मोजमाप घेतले गेले. HWO इलेक्ट्रोडने ताबडतोब पाण्याचे थेंब शोषले, जे उपलब्ध OH कार्यात्मक गटांमुळे सुपरहाइड्रोफिलिसिटी दर्शवते. HWO-50% C76 अधिक जलविद्युत आहे, 10 सेकंदांनंतर सुमारे 135° च्या संपर्क कोनासह. तथापि, इलेक्ट्रोकेमिकल मोजमापांमध्ये, HWO-50%C76 इलेक्ट्रोड एका मिनिटापेक्षा कमी वेळात पूर्णपणे ओला झाला. ओलेपणा मोजमाप XPS आणि FTIR निकालांशी सुसंगत आहेत, जे दर्शविते की HWO पृष्ठभागावर अधिक OH गट ते तुलनेने अधिक जलविद्युत बनवतात.
HWO आणि HWO-C76 नॅनोकंपोझिट्सच्या VO2+/VO2+ अभिक्रियांची चाचणी घेण्यात आली आणि अशी अपेक्षा होती की HWO मिश्रित आम्लामध्ये VO2+/VO2+ अभिक्रियेत क्लोरीन उत्क्रांती दाबेल आणि C76 इच्छित VO2+/VO2+ रेडॉक्स अभिक्रियेला आणखी उत्प्रेरित करेल. HWO सस्पेंशनमध्ये %, 30%, आणि 50% C76 आणि CCC इलेक्ट्रोडवर जमा झाले ज्याचे एकूण लोडिंग सुमारे 2 mg/cm2 होते.
आकृती ६ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे, इलेक्ट्रोड पृष्ठभागावरील VO2+/VO2+ अभिक्रियेचे गतिज CV द्वारे मिश्रित अम्लीय इलेक्ट्रोलाइटमध्ये तपासले गेले. आलेखावर थेट वेगवेगळ्या उत्प्रेरकांसाठी ΔEp आणि Ipa/Ipc ची सोपी तुलना करण्यासाठी प्रवाह I/Ipa म्हणून दाखवले आहेत. वर्तमान क्षेत्र युनिट डेटा आकृती २S मध्ये दाखवला आहे. आकृती ६a मध्ये दाखवले आहे की HWO इलेक्ट्रोड पृष्ठभागावरील VO2+/VO2+ रेडॉक्स अभिक्रियेचा इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण दर किंचित वाढवते आणि परजीवी क्लोरीन उत्क्रांतीची अभिक्रिया दडपते. तथापि, C76 इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण दर लक्षणीयरीत्या वाढवते आणि क्लोरीन उत्क्रांती अभिक्रिया उत्प्रेरित करते. म्हणून, HWO आणि C76 च्या योग्यरित्या तयार केलेल्या संमिश्रात सर्वोत्तम क्रियाकलाप आणि क्लोरीन उत्क्रांती अभिक्रिया रोखण्याची सर्वात मोठी क्षमता असण्याची अपेक्षा आहे. असे आढळून आले की C76 ची सामग्री वाढवल्यानंतर, इलेक्ट्रोडची विद्युतरासायनिक क्रियाकलाप सुधारला, जसे की ΔEp मध्ये घट आणि Ipa/Ipc गुणोत्तरात वाढ (टेबल S3) द्वारे पुरावा आहे. आकृती 6d (सारणी S3) मधील Nyquist प्लॉटमधून काढलेल्या RCT मूल्यांद्वारे देखील याची पुष्टी झाली, जी C76 सामग्री वाढल्याने कमी होत असल्याचे आढळले. हे निकाल Li च्या अभ्यासाशी देखील सुसंगत आहेत, ज्यामध्ये मेसोपोरस WO3 मध्ये मेसोपोरस कार्बन जोडल्याने VO2+/VO2+35 वर सुधारित चार्ज ट्रान्सफर गतीशास्त्र दिसून आले. हे सूचित करते की थेट प्रतिक्रिया इलेक्ट्रोड चालकता (C=C बंध) 18, 24, 35, 36, 37 वर अधिक अवलंबून असू शकते. हे [VO(H2O)5]2+ आणि [VO2(H2O)4]+ मधील समन्वय भूमितीमध्ये बदल झाल्यामुळे देखील असू शकते, C76 ऊतींची ऊर्जा कमी करून प्रतिक्रिया ओव्हरव्होल्टेज कमी करते. तथापि, HWO इलेक्ट्रोडसह हे शक्य होऊ शकत नाही.
(a) 0.1 M VOSO4/1 M H2SO4 + 1 M HCl इलेक्ट्रोलाइटमध्ये वेगवेगळ्या HWO:C76 गुणोत्तरांसह UCC आणि HWO-C76 संमिश्रांच्या VO2+/VO2+ अभिक्रियेचे चक्रीय व्होल्टॅमेट्रिक वर्तन (ν = 5 mV/s). (b) रँडल्स-सेव्हचिक आणि (c) प्रसार कार्यक्षमतेचे मूल्यांकन करण्यासाठी आणि k0(d) मूल्ये मिळविण्यासाठी निकोल्सन VO2+/VO2+ पद्धत.
VO2+/VO2+ अभिक्रियेसाठी HWO-50% C76 जवळजवळ C76 सारखीच इलेक्ट्रोकॅटॅलिटिक क्रिया प्रदर्शित करत होती, परंतु अधिक मनोरंजक म्हणजे, आकृती 6a मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, त्याने C76 च्या तुलनेत क्लोरीन उत्क्रांती देखील दाबली आणि आकृती 6d मध्ये लहान अर्धवर्तुळ (कमी RCT) देखील प्रदर्शित केले. C76 ने HWO-50% C76 (टेबल S3) पेक्षा जास्त स्पष्ट Ipa/Ipc दर्शविले, सुधारित अभिक्रिया उलट करण्यामुळे नाही तर 1.2 V वर SHE सह क्लोरीन रिडक्शन अभिक्रियाच्या पीक ओव्हरलॅपमुळे. HWO ची सर्वोत्तम कामगिरी - 50% C76 हे नकारात्मक चार्ज केलेल्या उच्च वाहक C76 आणि HWO वरील उच्च ओलेपणा आणि W-OH उत्प्रेरक कार्यक्षमतेमधील सहक्रियात्मक प्रभावामुळे आहे. कमी क्लोरीन उत्सर्जन पूर्ण पेशीची चार्जिंग कार्यक्षमता सुधारेल, तर सुधारित गतिजशास्त्र पूर्ण पेशी व्होल्टेजची कार्यक्षमता सुधारेल.
समीकरण S1 नुसार, प्रसाराद्वारे नियंत्रित केलेल्या अर्ध-उलटण्यायोग्य (तुलनेने मंद इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण) अभिक्रियेसाठी, पीक करंट (IP) इलेक्ट्रॉनची संख्या (n), इलेक्ट्रोड क्षेत्र (A), प्रसार गुणांक (D), इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण गुणांक (α) आणि स्कॅनिंग गती (ν) यावर अवलंबून असते. चाचणी केलेल्या पदार्थांच्या प्रसार-नियंत्रित वर्तनाचा अभ्यास करण्यासाठी, IP आणि ν1/2 मधील संबंध आकृती 6b मध्ये मांडण्यात आला आणि सादर करण्यात आला. सर्व पदार्थ एक रेषीय संबंध दर्शवित असल्याने, अभिक्रिया प्रसाराद्वारे नियंत्रित केली जाते. VO2+/VO2+ अभिक्रिया अर्ध-उलटण्यायोग्य असल्याने, रेषेचा उतार प्रसार गुणांक आणि α (समीकरण S1) च्या मूल्यावर अवलंबून असतो. प्रसार गुणांक स्थिर असल्याने (≈ 4 × 10–6 cm2/s)52, रेषेच्या उतारातील फरक थेट α च्या वेगवेगळ्या मूल्यांना दर्शवितो, आणि म्हणूनच इलेक्ट्रोड पृष्ठभागावरील इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण दर, जो C76 आणि HWO साठी दर्शविला आहे -50% C76 सर्वात उंच उतार (सर्वोच्च इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण दर).
टेबल S3 (आकृती 6d) मध्ये दर्शविलेल्या कमी फ्रिक्वेन्सीसाठी मोजलेल्या वॉरबर्ग उतार (W) मध्ये सर्व पदार्थांसाठी 1 च्या जवळ मूल्ये आहेत, जी रेडॉक्स प्रजातींचे परिपूर्ण प्रसार दर्शवितात आणि ν1/2 च्या तुलनेत IP च्या रेषीय वर्तनाची पुष्टी करतात. CV मोजले जाते. HWO-50% C76 साठी, वॉरबर्ग उतार 1 पासून 1.32 पर्यंत विचलित होतो, जो केवळ अभिकर्मकाचा अर्ध-अनंत प्रसार (VO2+) दर्शवित नाही, तर इलेक्ट्रोड सच्छिद्रतेमुळे प्रसार वर्तनात पातळ-थर वर्तनाचे संभाव्य योगदान देखील दर्शवितो.
VO2+/VO2+ रेडॉक्स अभिक्रियेच्या उलटता (इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण दर) चे अधिक विश्लेषण करण्यासाठी, मानक दर स्थिरांक k041.42 निश्चित करण्यासाठी निकोल्सन क्वासी-रिव्हर्सिबल अभिक्रिया पद्धत देखील वापरली गेली. हे S2 समीकरण वापरून आयामहीन गतिज पॅरामीटर Ψ तयार करण्यासाठी केले जाते, जे ΔEp चे कार्य आहे, ν-1/2 चे कार्य म्हणून. सारणी S4 प्रत्येक इलेक्ट्रोड सामग्रीसाठी प्राप्त Ψ मूल्ये दर्शविते. परिणाम (आकृती 6c) समीकरण S3 (प्रत्येक ओळीच्या पुढे लिहिलेले आणि सारणी S4 मध्ये सादर केलेले) वापरून प्रत्येक प्लॉटच्या उतारापासून k0 × 104 सेमी/सेकंद मिळविण्यासाठी प्लॉट केले गेले. HWO-50% C76 मध्ये सर्वाधिक उतार (आकृती 6c) असल्याचे आढळले, अशा प्रकारे k0 चे कमाल मूल्य 2.47 × 10–4 सेमी/सेकंद आहे. याचा अर्थ असा की हे इलेक्ट्रोड सर्वात जलद गतीशास्त्र साध्य करते, जे आकृती 6a आणि d आणि टेबल S3 मधील CV आणि EIS निकालांशी सुसंगत आहे. याव्यतिरिक्त, RCT मूल्य (टेबल S3) वापरून समीकरण S4 च्या Nyquist प्लॉट (आकृती 6d) मधून k0 चे मूल्य देखील प्राप्त केले गेले. EIS मधील हे k0 निकाल टेबल S4 मध्ये सारांशित केले आहेत आणि हे देखील दर्शवितात की HWO-50% C76 सहक्रियात्मक परिणामामुळे सर्वाधिक इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण दर प्रदर्शित करतो. जरी प्रत्येक पद्धतीच्या वेगवेगळ्या उत्पत्तीमुळे k0 मूल्ये भिन्न असली तरीही, ते समान परिमाणाचा क्रम दर्शवतात आणि सुसंगतता दर्शवतात.
प्राप्त झालेले उत्कृष्ट गतिज पूर्णपणे समजून घेण्यासाठी, इष्टतम इलेक्ट्रोड मटेरियलची तुलना अनकोटेड UCC आणि TCC इलेक्ट्रोडशी करणे महत्त्वाचे आहे. VO2+/VO2+ अभिक्रियेसाठी, HWO-C76 ने केवळ सर्वात कमी ΔEp आणि चांगली उलटता दर्शविली नाही, तर TCC च्या तुलनेत परजीवी क्लोरीन उत्क्रांती अभिक्रिया देखील लक्षणीयरीत्या दाबली, जी SHE च्या सापेक्ष 1.45 V वर करंटने मोजली गेली (आकृती 7a). स्थिरतेच्या बाबतीत, आम्ही गृहीत धरले की HWO-50% C76 भौतिकदृष्ट्या स्थिर होता कारण उत्प्रेरक PVDF बाईंडरमध्ये मिसळला गेला आणि नंतर कार्बन कापड इलेक्ट्रोडवर लागू केला गेला. HWO-50% C76 ने UCC साठी 50 mV च्या तुलनेत 150 चक्रांनंतर 44 mV (डिग्रेडेशन रेट 0.29 mV/सायकल) चा पीक शिफ्ट दर्शविला (आकृती 7b). हा मोठा फरक असू शकत नाही, परंतु UCC इलेक्ट्रोडचे गतिज खूप मंद असते आणि सायकलिंगसह खराब होते, विशेषतः उलट प्रतिक्रियांसाठी. जरी TCC ची उलट करण्याची क्षमता UCC पेक्षा खूपच चांगली असली तरी, 150 चक्रांनंतर TCC मध्ये 73 mV चा मोठा पीक शिफ्ट आढळला, जो त्याच्या पृष्ठभागावर मोठ्या प्रमाणात क्लोरीन तयार झाल्यामुळे असू शकतो. जेणेकरून उत्प्रेरक इलेक्ट्रोड पृष्ठभागावर चांगले चिकटून राहतो. चाचणी केलेल्या सर्व इलेक्ट्रोडवरून दिसून येते की, समर्थित उत्प्रेरक नसलेल्या इलेक्ट्रोडमध्ये देखील सायकलिंग अस्थिरतेचे वेगवेगळे अंश दिसून आले, जे सूचित करते की सायकलिंग दरम्यान पीक सेपरेशनमधील बदल उत्प्रेरक पृथक्करणापेक्षा रासायनिक बदलांमुळे होणाऱ्या सामग्रीच्या निष्क्रियतेमुळे आहे. याव्यतिरिक्त, जर इलेक्ट्रोड पृष्ठभागापासून मोठ्या प्रमाणात उत्प्रेरक कण वेगळे केले गेले तर यामुळे पीक सेपरेशनमध्ये लक्षणीय वाढ होईल (केवळ 44 mV नाही), कारण सब्सट्रेट (UCC) VO2+/VO2+ रेडॉक्स अभिक्रियासाठी तुलनेने निष्क्रिय आहे.
UCC (a) च्या तुलनेत सर्वोत्तम इलेक्ट्रोड मटेरियलच्या CV ची तुलना आणि VO2+/VO2+ रेडॉक्स अभिक्रिया (b) ची स्थिरता. 0.1 M VOSO4/1 M H2SO4 + 1 M HCl इलेक्ट्रोलाइटमधील सर्व CV साठी ν = 5 mV/s.
VRFB तंत्रज्ञानाचे आर्थिक आकर्षण वाढवण्यासाठी, उच्च ऊर्जा कार्यक्षमता प्राप्त करण्यासाठी व्हॅनेडियम रेडॉक्स अभिक्रियांचे गतिज विस्तारणे आणि समजून घेणे आवश्यक आहे. HWO-C76 संमिश्र तयार केले गेले आणि VO2+/VO2+ अभिक्रियेवरील त्यांचा इलेक्ट्रोकॅटॅलिटिक प्रभाव अभ्यासला गेला. HWO ने मिश्रित अम्लीय इलेक्ट्रोलाइट्समध्ये थोडे गतिज वाढ दर्शविली परंतु क्लोरीन उत्क्रांती लक्षणीयरीत्या दडपली. HWO-आधारित इलेक्ट्रोड्सच्या गतिजांना अधिक अनुकूलित करण्यासाठी HWO:C76 चे विविध गुणोत्तर वापरले गेले. C76 ला HWO मध्ये वाढवल्याने सुधारित इलेक्ट्रोडवरील VO2+/VO2+ अभिक्रियाचे इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण गतिज सुधारते, ज्यापैकी HWO-50% C76 हे सर्वोत्तम साहित्य आहे कारण ते चार्ज ट्रान्सफर प्रतिरोध कमी करते आणि C76 आणि TCC ठेवीच्या तुलनेत क्लोरीनला अधिक दाबते. . हे C=C sp2 संकरीकरण, OH आणि W-OH कार्यात्मक गटांमधील सहक्रियात्मक प्रभावामुळे आहे. HWO-50% C76 च्या वारंवार सायकलिंगनंतर क्षय दर 0.29 mV/सायकल असल्याचे आढळून आले, तर UCC आणि TCC चा क्षय दर अनुक्रमे 0.33 mV/सायकल आणि 0.49 mV/सायकल आहे, ज्यामुळे ते मिश्रित आम्ल इलेक्ट्रोलाइट्समध्ये खूप स्थिर होते. सादर केलेल्या निकालांनी VO2+/VO2+ अभिक्रियेसाठी जलद गतीशास्त्र आणि उच्च स्थिरतेसह उच्च कार्यक्षमता इलेक्ट्रोड सामग्री यशस्वीरित्या ओळखली. यामुळे आउटपुट व्होल्टेज वाढेल, ज्यामुळे VRFB ची ऊर्जा कार्यक्षमता वाढेल, त्यामुळे त्याच्या भविष्यातील व्यापारीकरणाची किंमत कमी होईल.
सध्याच्या अभ्यासात वापरलेले आणि/किंवा विश्लेषण केलेले डेटासेट संबंधित लेखकांकडून वाजवी विनंतीनुसार उपलब्ध आहेत.
लुडेरर जी. आणि इतर. जागतिक कमी-कार्बन ऊर्जा परिस्थितीत पवन आणि सौर ऊर्जेचा अंदाज लावणे: एक परिचय. ऊर्जा बचत. 64, 542–551. https://doi.org/10.1016/j.eneco.2017.03.027 (2017).
ली, एचजे, पार्क, एस. आणि किम, एच. व्हॅनेडियम/मॅंगनीज रेडॉक्स फ्लो बॅटरीच्या कामगिरीवर MnO2 वर्षावाच्या परिणामाचे विश्लेषण. ली, एचजे, पार्क, एस. आणि किम, एच. व्हॅनेडियम/मॅंगनीज रेडॉक्स फ्लो बॅटरीच्या कामगिरीवर MnO2 वर्षावाच्या परिणामाचे विश्लेषण.ली, एचजे, पार्क, एस. आणि किम, एच. व्हॅनेडियम मॅंगनीज रेडॉक्स फ्लो बॅटरीच्या कामगिरीवर MnO2 जमा होण्याच्या परिणामाचे विश्लेषण. Lee, HJ, Park, S. & Kim, H. MnO2 沉淀对钒/锰氧化还原液流电池性能影响的分析. ली, एचजे, पार्क, एस. आणि किम, एच. एमएनओ२ली, एचजे, पार्क, एस. आणि किम, एच. व्हॅनेडियम मॅंगनीज रेडॉक्स फ्लो बॅटरीच्या कामगिरीवर MnO2 जमा होण्याच्या परिणामाचे विश्लेषण.जे. इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री. सोशलिस्ट पार्टी. १६५(५), ए९५२-ए९५६. https://doi.org/10.1149/2.0881805jes (२०१८).
शाह, एए, टांगिराला, आर., सिंग, आर., विल्स, आरजीए आणि वॉल्श, एफसी. ऑल-व्हॅनेडियम फ्लो बॅटरीसाठी एक डायनॅमिक युनिट सेल मॉडेल. शाह, एए, टांगिराला, आर., सिंग, आर., विल्स, आरजीए आणि वॉल्श, एफसी. ऑल-व्हॅनेडियम फ्लो बॅटरीसाठी एक डायनॅमिक युनिट सेल मॉडेल.शाह एए, टांगिराला आर, सिंग आर, विल्स आरजी आणि वॉल्श एफके. ऑल-व्हॅनेडियम फ्लो बॅटरीच्या प्राथमिक सेलचे डायनॅमिक मॉडेल. शाह, एए, टांगिराला, आर., सिंग, आर., विल्स, आरजीए आणि वॉल्श, एफसी 全钒液流电池的动态单元电池模型. शाह, एए, टांगिराला, आर., सिंग, आर., विल्स, आरजीए आणि वॉल्श, एफसी.शाह एए, टांगिराला आर, सिंग आर, विल्स आरजी. आणि वॉल्श एफके मॉडेल डायनॅमिक सेल ऑफ ऑल-व्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो बॅटरी.जे. इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री. सोशलिस्ट पार्टी. १५८(६), ए६७१. https://doi.org/10.1149/1.3561426 (२०११).
गॅंडोमी, वायए, आरोन, डीएस, झावोडझिन्स्की, टीए आणि मेंच, एमएम इन सीटू पोटेंशियल डिस्ट्रिब्यूशन मापन आणि ऑल-व्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो बॅटरीसाठी प्रमाणित मॉडेल. गॅंडोमी, वायए, आरोन, डीएस, झावोडझिन्स्की, टीए आणि मेंच, एमएम इन सीटू पोटेंशियल डिस्ट्रिब्यूशन मापन आणि ऑल-व्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो बॅटरीसाठी प्रमाणित मॉडेल.गँडोमी, यु. ए., आरोन, डी.एस., झावोड्झिन्स्की, टीए आणि मेंच, एमएम. इन-सीटू पोटेंशियल डिस्ट्रिब्यूशन मापन आणि ऑल-व्हॅनेडियम फ्लो बॅटरी रेडॉक्स पोटेंशियलसाठी प्रमाणित मॉडेल. Gandomi, YA, Aaron, DS, Zawodzinski, TA & Mench, MM 全钒氧化还原液流电池的原位电位分布测量和验勁桨。 Gandomi, YA, Aaron, DS, Zawodzinski, TA आणि Mench, MM.全vanadium oxidase redox液流液的原位संभाव्य वितरणाचे मापन आणि प्रमाणीकरण मॉडेल.गॅंडोमी, यु. ए., आरोन, डीएस, झावोड्झिन्स्की, टीए आणि मेंच, एमएम मॉडेल मापन आणि ऑल-व्हॅनेडियम फ्लो रेडॉक्स बॅटरीसाठी इन-सीटू पोटेंशियल वितरणाची पडताळणी.जे. इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री. सोशलिस्ट पार्टी. १६३(१), A5188-A5201. https://doi.org/10.1149/2.0211601jes (२०१६).
त्सुशिमा, एस. आणि सुझुकी, टी. इलेक्ट्रोड आर्किटेक्चर ऑप्टिमायझ करण्यासाठी इंटरडिजिटेटेड फ्लो फील्डसह व्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो बॅटरीचे मॉडेलिंग आणि सिम्युलेशन. त्सुशिमा, एस. आणि सुझुकी, टी. इलेक्ट्रोड आर्किटेक्चर ऑप्टिमायझ करण्यासाठी इंटरडिजिटेटेड फ्लो फील्डसह व्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो बॅटरीचे मॉडेलिंग आणि सिम्युलेशन.त्सुशिमा, एस. आणि सुझुकी, टी. इलेक्ट्रोड आर्किटेक्चरच्या ऑप्टिमायझेशनसाठी काउंटर-पोलराइज्ड फ्लोसह फ्लो-थ्रू व्हॅनेडियम रेडॉक्स बॅटरीचे मॉडेलिंग आणि सिम्युलेशन. Tsushima, S. & Suzuki, T. 具有叉指流场的钒氧化还原液流电池的建模和仿真，用于优化电极。 Tsushima, S. & Suzuki, T. 叉指流场的叉指流场的叉指流场的叉指流场的वॅनेडियम ऑक्साईड रिडक्शन लिक्विड स्ट्रीम बॅटरी मॉडेलिंग आणि इलेक्ट्रोड स्ट्रक्चर ऑप्टिमाइझ करण्यासाठी सिम्युलेशन.त्सुशिमा, एस. आणि सुझुकी, टी. इलेक्ट्रोड स्ट्रक्चरच्या ऑप्टिमायझेशनसाठी काउंटर-पिन फ्लो फील्डसह व्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो बॅटरीचे मॉडेलिंग आणि सिम्युलेशन.जे. इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री. सोशलिस्ट पार्टी. १६७(२), ०२०५५३. https://doi.org/10.1149/1945-7111/ab6dd0 (२०२०).
सन, बी. आणि स्कायलास-काझाकोस, एम. व्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो बॅटरी अॅप्लिकेशनसाठी ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड मटेरियलमध्ये बदल—I. सन, बी. आणि स्कायलास-काझाकोस, एम. व्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो बॅटरी अॅप्लिकेशनसाठी ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड मटेरियलमध्ये बदल—I.सन, बी. आणि सायलास-काझाकोस, एम. व्हॅनेडियम रेडॉक्स बॅटरीसाठी ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड मटेरियलमध्ये बदल - आय. सन, बी. आणि स्कायलास-कझाकोस, एम. 石墨电极材料在钒氧化还原液流电池应用中的改性—I. सन, बी. आणि स्कायलास-काझाकोस, एम. व्हॅनेडियम ऑक्सिडेशन रिडक्शन लिक्विड बॅटरी अॅप्लिकेशनमध्ये इलेक्ट्रोड मटेरियलमध्ये बदल——I.सन, बी. आणि सायलास-काझाकोस, एम. व्हॅनेडियम रेडॉक्स बॅटरीमध्ये वापरण्यासाठी ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड मटेरियलमध्ये बदल - आय.उष्णता उपचार इलेक्ट्रोकेम. अॅक्टा ३७(७), १२५३-१२६०. https://doi.org/10.1016/0013-4686(92)85064-R (१९९२).
लिऊ, टी., ली, एक्स., झांग, एच. आणि चेन, जे. सुधारित पॉवर घनतेसह व्हॅनेडियम फ्लो बॅटरी (व्हीएफबी) च्या दिशेने इलेक्ट्रोड मटेरियलवरील प्रगती. लिऊ, टी., ली, एक्स., झांग, एच. आणि चेन, जे. सुधारित पॉवर घनतेसह व्हॅनेडियम फ्लो बॅटरी (व्हीएफबी) च्या दिशेने इलेक्ट्रोड मटेरियलवरील प्रगती.लिऊ, टी., ली, एक्स., झांग, एच. आणि चेन, जे. सुधारित पॉवर घनतेसह व्हॅनेडियम फ्लो बॅटरीज (व्हीएफबी) मध्ये इलेक्ट्रोड मटेरियलमध्ये प्रगती. लिऊ, टी., ली, एक्स., झांग, एच. आणि चेन, जे. 提高功率密度的钒液流电池(VFB) 电极材料的进展. लिऊ, टी., ली, एक्स., झांग, एच. आणि चेन, जे.लिऊ, टी., ली, एस., झांग, एच. आणि चेन, जे. वाढीव पॉवर घनतेसह व्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो बॅटरीज (व्हीएफबी) साठी इलेक्ट्रोड मटेरियलमध्ये प्रगती.जे. एनर्जी केमिस्ट्री. २७(५), १२९२-१३०३. https://doi.org/10.1016/j.jechem.2018.07.003 (२०१८).
लिऊ, क्यूएच आणि इतर. ऑप्टिमाइझ्ड इलेक्ट्रोड कॉन्फिगरेशन आणि मेम्ब्रेन सिलेक्शनसह उच्च कार्यक्षमता व्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो सेल. जे. इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री. सोशलिस्ट पार्टी. १५९(८), ए१२४६-ए१२५२. https://doi.org/10.1149/2.051208jes (२०१२).
वेई, जी., जिया, सी., लिऊ, जे. आणि यान, सी. व्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो बॅटरी अॅप्लिकेशनसाठी कार्बन फील्ट सपोर्टेड कार्बन नॅनोट्यूब कॅटॅलिस्ट कंपोझिट इलेक्ट्रोड. वेई, जी., जिया, सी., लिऊ, जे. आणि यान, सी. व्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो बॅटरी अॅप्लिकेशनसाठी कार्बन फील्ट सपोर्टेड कार्बन नॅनोट्यूब कॅटॅलिस्ट कंपोझिट इलेक्ट्रोड.वेई, जी., जिया, क्यू., लिऊ, जे. आणि यांग, के. व्हॅनेडियम रेडॉक्स बॅटरीमध्ये वापरण्यासाठी कार्बन फेल्ट सब्सट्रेटसह कार्बन नॅनोट्यूबवर आधारित संमिश्र इलेक्ट्रोड उत्प्रेरक. वेई, जी., जिया, सी., लियू, जे. आणि यान, सी. 用于钒氧化还原液流电池应用的碳毡负载碳纳米管催化化。 वेई, जी., जिया, सी., लिऊ, जे. आणि यान, सी. व्हॅनेडियम ऑक्सिडेशन रिडक्शन लिक्विड फ्लो बॅटरी अॅप्लिकेशनसाठी कार्बन फेल्ट-लोडेड कार्बन नॅनोट्यूब कॅटॅलिस्ट कंपोझिट इलेक्ट्रोड.वेई, जी., जिया, क्यू., लिऊ, जे. आणि यांग, के. व्हॅनेडियम रेडॉक्स बॅटरीमध्ये वापरण्यासाठी कार्बन फेल्ट सब्सट्रेटसह कार्बन नॅनोट्यूब उत्प्रेरकाचे संमिश्र इलेक्ट्रोड.जे. पॉवर. २२०, १८५–१९२. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2012.07.081 (२०१२).
मून, एस., क्वॉन, बीडब्ल्यू, चुंग, वाय. आणि क्वॉन, वाय. अ‍ॅसिडिफाइड सीएनटीवर लेपित केलेल्या बिस्मथ सल्फेटचा व्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो बॅटरीच्या कामगिरीवर परिणाम. मून, एस., क्वॉन, बीडब्ल्यू, चुंग, वाय. आणि क्वॉन, वाय. अ‍ॅसिडिफाइड सीएनटीवर लेपित केलेल्या बिस्मथ सल्फेटचा व्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो बॅटरीच्या कामगिरीवर परिणाम.मून, एस., क्वॉन, बीडब्ल्यू, चांग, ​​वाय. आणि क्वॉन, वाय. ऑक्सिडाइज्ड सीएनटीवर जमा झालेल्या बिस्मथ सल्फेटचा फ्लो-थ्रू व्हॅनेडियम रेडॉक्स बॅटरीच्या वैशिष्ट्यांवर प्रभाव. मून, एस., क्वॉन, बीडब्ल्यू, चुंग, वाई. आणि क्वॉन, वाई. 涂在酸化CNT 上的硫酸铋对钒氧化还原液流电池性能的影响. मून, एस., क्वॉन, बीडब्ल्यू, चुंग, वाय. आणि क्वॉन, वाय. व्हॅनेडियम ऑक्सिडेशन कमी करण्याच्या द्रव प्रवाह बॅटरी कामगिरीवर सीएनटी ऑक्सिडेशनवर बिस्मथ सल्फेटचा प्रभाव.मून, एस., क्वॉन, बीडब्ल्यू, चांग, ​​वाय. आणि क्वॉन, वाय. ऑक्सिडाइज्ड सीएनटीवर जमा झालेल्या बिस्मथ सल्फेटचा फ्लो-थ्रू व्हॅनेडियम रेडॉक्स बॅटरीच्या वैशिष्ट्यांवर प्रभाव.जे. इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री. सोशलिस्ट पार्टी. १६६(१२), ए२६०२. https://doi.org/10.1149/2.1181912jes (२०१९).
व्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो बॅटरीजसाठी हुआंग आर.-एच. पं./मल्टीलेअर कार्बन नॅनोट्यूब मॉडिफाइड अ‍ॅक्टिव्ह इलेक्ट्रोड्स. जे. इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री. सोशलिस्ट पार्टी. १५९(१०), ए१५७९. https://doi.org/10.1149/2.003210jes (२०१२).
कान, एस. आणि इतर. व्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो बॅटरीज ऑर्गेनोमेटॅलिक स्कॅफोल्ड्सपासून मिळवलेल्या नायट्रोजन-डोप्ड कार्बन नॅनोट्यूबने सजवलेल्या इलेक्ट्रोकॅटलिस्ट वापरतात. जे. इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री. सोशलिस्ट पार्टी. १६५(७), ए१३८८. https://doi.org/10.1149/2.0621807jes (२०१८).
खान, पी. आणि इतर. व्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो बॅटरीमध्ये VO2+/ आणि V2+/V3+ रेडॉक्स जोड्यांसाठी ग्राफीन ऑक्साईड नॅनोशीट्स उत्कृष्ट इलेक्ट्रोकेमिकली सक्रिय पदार्थ म्हणून काम करतात. कार्बन 49(2), 693–700. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2010.10.022 (2011).
गोंझालेझ झेड. आणि इतर. व्हॅनेडियम रेडॉक्स बॅटरी अनुप्रयोगांसाठी ग्राफीन-सुधारित ग्रेफाइट फील्टची उत्कृष्ट इलेक्ट्रोकेमिकल कामगिरी. जे. पॉवर. 338, 155-162. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2016.10.069 (2017).
गोंझालेझ, झेड., विझिरेनु, एस., डायनेस्कू, जी., ब्लँको, सी. आणि सांतामारिया, आर. व्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो बॅटरीमध्ये कार्बन नॅनोवॉल पातळ फिल्म्स नॅनोस्ट्रक्चर्ड इलेक्ट्रोड मटेरियल म्हणून बनवतात. गोंझालेझ, झेड., विझिरेनु, एस., डायनेस्कू, जी., ब्लँको, सी. आणि सांतामारिया, आर. व्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो बॅटरीमध्ये कार्बन नॅनोवॉल पातळ फिल्म्स नॅनोस्ट्रक्चर्ड इलेक्ट्रोड मटेरियल म्हणून बनवतात.गोंझालेझ झेड., विझिरियानु एस., डायनेस्कू जी., ब्लँको सी. आणि सांतामारिया आर. व्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो बॅटरीमध्ये नॅनोस्ट्रक्चर्ड इलेक्ट्रोड मटेरियल म्हणून कार्बन नॅनोवॉल्सच्या पातळ फिल्म्स.गोंझालेझ झेड., विझिरियानु एस., डायनेस्कू जी., ब्लँको एस. आणि सांतामारिया आर. व्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो बॅटरीमध्ये नॅनोस्ट्रक्चर्ड इलेक्ट्रोड मटेरियल म्हणून कार्बन नॅनोवॉल फिल्म्स. नॅनो एनर्जी 1(6), 833–839. https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2012.07.003 (2012).
ओपर, डीओ, नानक्या, आर., ली, जे. आणि जंग, एच. उच्च-कार्यक्षमता असलेल्या व्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो बॅटरीसाठी त्रिमितीय मेसोपोरस ग्राफीन-सुधारित कार्बन फेल्ट. ओपर, डीओ, नानक्या, आर., ली, जे. आणि जंग, एच. उच्च-कार्यक्षमता असलेल्या व्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो बॅटरीसाठी त्रिमितीय मेसोपोरस ग्राफीन-सुधारित कार्बन फेल्ट.ओपर डीओ, नानक्या आर., ली जे., आणि युंग एच. उच्च-कार्यक्षमता असलेल्या व्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो बॅटरीसाठी त्रिमितीय ग्राफीन-सुधारित मेसोपोरस कार्बन फील्ट. Opar, DO, Nankya, R., Lee, J. & Jung, H. 用于高性能钒氧化还原液流电池的三维介孔石墨烯改性。 ओपर, डीओ, नानक्या, आर., ली, जे. आणि जंग, एच.ओपर डीओ, नानक्या आर., ली जे., आणि युंग एच. उच्च-कार्यक्षमता असलेल्या व्हॅनेडियम रेडॉक्स फ्लो बॅटरीसाठी त्रिमितीय ग्राफीन-सुधारित मेसोपोरस कार्बन फील्ट.इलेक्ट्रोकेम. कायदा ३३०, १३५२७६. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2019.135276 (२०२०).