א דאנק פארן באזוכן Nature.com. די בראַוזער ווערסיע וואָס איר ניצט האט באַגרענעצטע CSS שטיצע. פֿאַר די בעסטע דערפאַרונג, מיר רעקאָמענדירן אַז איר ניצט אַן דערהייַנטיקטן בראַוזער (אָדער דיאַקטיווירט קאָמפּאַטיביליטי מאָדע אין אינטערנעט עקספּלאָרער). אין דער דערווייל, צו ענשור ווייטערדיקע שטיצע, וועלן מיר רענדערן דעם וועבזייטל אָן סטילן און דזשאַוואַסקריפּט.
א קאַרוסעל וואָס ווײַזט דרײַ סליידס אין דער זעלבער צײַט. ניצט די "פֿריִעריקע" און "ווײַטער" קנעפּלעך צו גיין דורך דרײַ סליידס אין אַ צײַט, אָדער ניצט די "סליידער" קנעפּלעך אין סוף צו גיין דורך דרײַ סליידס אין אַ צײַט.
די רעלאטיוו הויכע קאסטן פון אל-וואנאדיום דורכפלוס-רעדאקס באטעריעס (VRFBs) באגרענעצט זייער ברייטע באנוץ. פארבעסערן די קינעטיק פון עלעקטראכעמישע רעאקציעס איז נויטיג צו פארגרעסערן די ספעציפישע מאכט און ענערגיע עפעקטיווקייט פון די VRFB, דערמיט רעדוצירן די קאסטן פון קווה פון די VRFB. אין דעם ארבעט, הידראטערמיש סינטעזירטע כיידרירטע טונגסטען אקסייד (HWO) נאַנאָפּאַרטיקלען, C76 און C76/HWO, זענען דעפּאַזיטירט געוואָרן אויף טשאַד שטאָף עלעקטראָדעס און טעסטעד ווי עלעקטראָקאַטאַליסטן פֿאַר די VO2+/VO2+ רעדאקס רעאקציע. פעלד ימישאַן סקאַנינג עלעקטראָן מיקראָסקאָפּי (FESEM), ענערגיע דיספּערסיוו X-שטראַל ספּעקטראָסקאָפּי (EDX), הויך-רעזאָלוציע טראַנסמיסיע עלעקטראָן מיקראָסקאָפּי (HR-TEM), X-שטראַל דיפראַקשאַן (XRD), X-שטראַל פאָטאָעלעקטראָן ספּעקטראָסקאָפּי (XPS), ינפראַרעד פוריע טראַנספאָרמאַציע ספּעקטראָסקאָפּי (FTIR) און קאָנטאַקט ווינקל מעזשערמאַנץ. מען האט געפונען אז די צוגאב פון C76 פולערענעס צו HWO קען פארבעסערן עלעקטראד קינעטיק דורך פארגרעסערן עלעקטרישע קאנדוקטיוויטעט און צושטעלן אקסידירטע פונקציאנעלע גרופעס אויף איר ייבערפלאך, דערמיט פראמאטירנדיג די VO2+/VO2+ רעדאקס רעאקציע. די HWO/C76 קאמפאזיט (50 wt% C76) האט זיך ארויסגעשטעלט צו זיין די בעסטע ברירה פאר די VO2+/VO2+ רעאקציע מיט ΔEp פון 176 mV, בשעת אומבאהאנדלטע קארבאן שטאָף (UCC) איז געווען 365 mV. דערצו, די HWO/C76 קאמפאזיט האט געוויזן א באדייטנדיקן אינהיביטארישן עפעקט אויף די פאראזיטישע כלור עוואלוציע רעאקציע צוליב די W-OH פונקציאנעלע גרופע.
אינטענסיווע מענטשלעכע טעטיקייט און די שנעלע אינדוסטריעלע רעוואלוציע האבן געפירט צו אן אומשטעלבאר הויכן פארלאנג פאר עלעקטריע, וואס וואקסט מיט בערך 3% פער יאר1. פאר יארצענדלינגער האט די ברייטע באנוץ פון פאסילע ברענשטאף אלס א מקור פון ענערגיע געפירט צו גרין־הויז גאז עמיסיעס וואס ביישטייערן צו גלאבאלע אנווארימונג, וואסער און לופט פארפעסטיקונג, וואס באדראעט גאנצע עקאסיסטעמען. אלס רעזולטאט, ווערט ערווארטעט אז די דורכדרינגונג פון ריינע און באנייבארע ווינט און זונ ענערגיע וועט דערגרייכן 75% פון גאנצער עלעקטריע ביז 20501. אבער, ווען דער חלק פון עלעקטריע פון ​​באנייבארע קוועלער איבערשטייגט 20% פון דער גאנצער עלעקטריע דזשענעראציע, ווערט די גריד אומסטאביל.
צווישן אלע ענערגיע סטאָרידזש סיסטעמען ווי די כייבריד וואַנאַדיום רעדאָקס פלאָו באַטערי2, די אַלע-וואַנאַדיום רעדאָקס פלאָו באַטערי (VRFB) האט זיך אַנטוויקלט די שנעלסטע צוליב אירע פילע מעלות און ווערט באַטראַכט ווי די בעסטע לייזונג פֿאַר לאַנג-טערמין ענערגיע סטאָרידזש (ארום 30 יאָר). אָפּציעס אין קאָמבינאַציע מיט רינואַבאַל ענערגיע4. דאָס איז צוליב דער צעשיידונג פון מאַכט און ענערגיע געדיכטקייט, שנעלע רעאַקציע, לאַנגע סערוויס לעבן, און אַ רעלאַטיוו נידעריק יערלעך קאָסטן פון $65/kWh קאַמפּערד צו $93-140/kWh פֿאַר לי-יאָן און בליי-זויער באַטערייעס און 279-420 יו. עס. דאָללאַרס פּער kWh. באַטערי ריספּעקטיוולי4.
אבער, זייער גרויס-מאסשטאב קאמערציאליזאציע איז נאך אלץ באגרענעצט דורך זייערע רעלאטיוו הויכע סיסטעם קאפיטאל קאסטן, הויפטזעכליך צוליב צעל סטאקס4,5. אזוי, פארבעסערן די סטאק פערפארמאנס דורך פארגרעסערן די קינעטיק פון די צוויי האלב-עלעמענט רעאקציעס קען פארקלענערן די סטאק גרייס און אזוי פארקלענערן קאסטן. דעריבער, א שנעלע עלעקטראן טראנספער צו די עלעקטראד אייבערפלאך איז נויטיג, וואס ווענדט זיך אין דעם דיזיין, קאמפאזיציע און סטרוקטור פון די עלעקטראד און פארלאנגט א פארזיכטיקע אפטימיזאציע6. טראץ די גוטע כעמישע און עלעקטראכעמישע סטאביליטעט און גוטע עלעקטרישע קאנדוקטיוויטעט פון קוילן עלעקטראדן, איז זייער נישט-באהאנדלטע קינעטיק פאמעלעך צוליב דער אפוועזנהייט פון זויערשטאף פונקציאנעלע גרופעס און הידראפיליסיטי7,8. דעריבער, ווערן פארשידענע עלעקטראקאטאליסטן קאמבינירט מיט קוילן-באזירטע עלעקטראדן, ספעציעל קוילן נאנאסטרוקטורן און מעטאל אקסיידן, צו פארבעסערן די קינעטיק פון ביידע עלעקטראדן, אזוי פארגרעסערנדיג די קינעטיק פון די VRFB עלעקטראד.
אין צוגאב צו אונדזער פריערדיקער ארבעט אויף C76, האבן מיר ערשט געמאלדן די אויסגעצייכנטע עלעקטראָקאַטאַליטישע טעטיקייט פון דעם פולערען פאר VO2+/VO2+, לאָד טראַנספער, קאַמפּערד צו היץ-באַהאַנדלטע און נישט-באַהאַנדלטע קאַרבאָן שטאָף. קעגנשטעל איז רידוסט מיט 99.5% און 97%. די קאַטאַליטישע פאָרשטעלונג פון די קאַרבאָן מאַטעריאַלס פֿאַר די VO2+/VO2+ רעאַקציע קאַמפּערד צו C76 איז געוויזן אין טאַבעלע S1. אויף די אנדערע האַנט, פילע מעטאַל אָקסיידן אַזאַ ווי CeO225, ZrO226, MoO327, NiO28, SnO229, Cr2O330 און WO331, 32, 33, 34, 35, 36, 37 זענען געניצט געוואָרן צוליב זייער געוואקסענע נאַסאַביליטי און שעפעדיק זויערשטאָף פאַנגקשאַנאַליטי. , 38. גרופּע. די קאַטאַליטישע טעטיקייט פון די מעטאַל אָקסיידן אין די VO2+/VO2+ רעאַקציע איז דערלאנגט אין טאַבעלע S2. WO3 איז גענוצט געוואָרן אין אַ באַדייטנדיקער צאָל אַרבעטן צוליב זײַן נידעריקן קאָסטן, הויכן פעסטקייט אין זויערע מעדיע, און הויכן קאַטאַליטישן אַקטיוויטעט31,32,33,34,35,36,37,38. אָבער, די פֿאַרבעסערונג אין קאַטאָדישער קינעטיק צוליב WO3 איז נישט באַדייטנדיק. כּדי צו פֿאַרבעסערן די קאַנדאַקטיוויטי פֿון WO3, איז דער עפֿעקט פֿון נוצן רעדוצירטן וואָלפֿראַם אָקסייד (W18O49) אויף קאַטאָדישער אַקטיוויטעט געטעסט געוואָרן38. כיידרירט וואָלפֿראַם אָקסייד (HWO) איז קיינמאָל נישט געטעסט געוואָרן אין VRFB אַפּליקאַציעס, כאָטש עס ווײַזט אויף אַ פֿאַרגרעסערטער אַקטיוויטעט אין סופּערקאַפּאַסיטאָר אַפּליקאַציעס צוליב אַ שנעלערן קאַטיאָן דיפֿוזיע פֿאַרגליכן מיט אַנהידראָוס WOx39,40. די דריטע דור וואַנאַדיום רעדאָקס פֿלוס באַטעריע נוצט אַ געמישטן זויער עלעקטראָליט צוזאַמענגעשטעלט פֿון HCl און H2SO4 כּדי צו פֿאַרבעסערן די באַטעריע פאָרשטעלונג און פֿאַרבעסערן די סאָלוביליטי און פעסטקייט פֿון וואַנאַדיום יאָנען אין דעם עלעקטראָליט. אָבער, די פּאַראַזיטישע קלאָר עוואָלוציע רעאַקציע איז געוואָרן איינער פֿון די חסרונות פֿון דער דריטער דור, אַזוי די זוכן פֿאַר וועגן צו פֿאַרהיטן די קלאָר עוואַלואַציע רעאַקציע איז געוואָרן דער פֿאָקוס פֿון עטלעכע פֿאָרשונג גרופּעס.
דאָ, VO2+/VO2+ רעאַקציע טעסץ זענען דורכגעפירט געוואָרן אויף HWO/C76 קאָמפּאָזיטן דעפּאַזיטירט אויף קאַרבאָן שטאָף עלעקטראָדן כּדי צו געפֿינען אַ וואָג צווישן די עלעקטרישע קאַנדאַקטיוויטי פון די קאָמפּאָזיטן און די רעדאָקס קינעטיק פון די עלעקטראָד ייבערפלאַך בשעת סאַפּרעסינג פּאַראַזיטישע קלאָר עוואָלוציע רעאַקציע (CER). כיידרייטאַד טאַנגסטאַן אָקסייד (HWO) נאַנאָפּאַרטיקלען זענען סינטעזירט געוואָרן דורך אַ פּשוט הידראָטהערמאַל מעטאָד. עקספּערימענטן זענען דורכגעפירט געוואָרן אין אַ געמישט זויער עלעקטראָליט (H2SO4/HCl) צו סימולירן די דריטע דור VRFB (G3) פֿאַר פּראַקטיקאַליטי און צו אויספאָרשן די ווירקונג פון HWO אויף די פּאַראַזיטישע קלאָר עוואָלוציע רעאַקציע.
וואַנאַדיום(IV) סולפֿאַט כיידראַט (VOSO4, 99.9%, Alfa-Aeser), שוועבל זויער (H2SO4), הידראָטשלאָריק זויער (HCl), דימעטהילפאָרמאַמיד (DMF, Sigma-Aldrich), פּאָליווינילידען פֿלואָריד (PVDF, Sigma)-Aldrich), נאַטריום וואָלפֿראַם אָקסייד דיכיידראַט (Na2WO4, 99%, Sigma-Aldrich) און הידראָפֿיליש קאַרבאָן שטאָף ELAT (ברענשטאָף צעל סטאָר) זענען געניצט געוואָרן אין דעם לערנען.
כיידרירט וואָלפראַם אָקסייד (HWO) איז צוגעגרייט געוואָרן דורך הידראָטהערמאַל רעאַקציע 43 אין וועלכער 2 ג פון די Na2WO4 זאַלץ איז אויפגעלייזט געוואָרן אין 12 מל פון H2O צו געבן אַ קאָלירלאָזע לייזונג, דערנאָך איז 12 מל פון 2 M HCl צוגעגעבן טראָפּנסווייז צו געבן אַ בלאַס געלע סאַספּענשאַן. די שלייַם איז געשטעלט געוואָרן אין אַ טעפלאָן באדעקטן ומבאַפלעקט שטאָל אויטאָקלאַוו און געהאלטן אין אַן אויוון ביי 180°C פֿאַר 3 שעה פֿאַר הידראָטהערמאַל רעאַקציע. די רעשט איז געזאַמלט געוואָרן דורך פֿילטראַציע, געוואַשן 3 מאָל מיט עטאַנאָל און וואַסער, געטריקנט אין אַן אויוון ביי 70°C פֿאַר ~3 שעה, און דערנאָך צעטריטורירט צו געבן אַ בלוי-גרויען HWO פּודער.
די באקומענע (נישט באהאנדלטע) קוילן שטאָף עלעקטראָדן (CCT) זענען גענוצט געוואָרן ווי זיי זענען אָדער היץ באַהאַנדלט אין אַ רער אויוון ביי 450°C אין לופט מיט אַ היץ קורס פון 15 ºC/מינוט פֿאַר 10 שעה צו באַקומען באהאנדלט CCs (TCC), ווי באַשריבן אין דעם פריערדיקן אַרטיקל24. UCC און TCC זענען געשניטן געוואָרן אין עלעקטראָדן בעערעך 1.5 סענטימעטער ברייט און 7 סענטימעטער לאַנג. סאַספּענשאַנז פון C76, HWO, HWO-10% C76, HWO-30% C76 און HWO-50% C76 זענען צוגעגרייט געוואָרן דורך צולייגן 20 מג .% (~2.22 מג) פון PVDF בינדער צו ~1 מל DMF און סאָניקירט פֿאַר 1 שעה צו פֿאַרבעסערן יוניפאָרם. 2 מג פון C76, HWO און HWO-C76 קאַמפּאַזאַץ זענען סיקווענטשאַלי געווענדט צו אַ UCC אַקטיוו עלעקטראָד שטח פון בעערעך 1.5 קוביק סענטימעטער. אלע קאטאליזאטארן זענען געלאדנט געווארן אויף UCC עלעקטראדן און TCC איז גענוצט געווארן נאר פאר פארגלייך צוועקן, ווייל אונזער פריערדיגע ארבעט האט געוויזן אז היץ באהאנדלונג איז נישט נויטיג24. איינדרוק זעצן איז דערגרייכט געווארן דורך בירשטן 100 µl פון דער סוספענשאן (לאסט 2 מג) פאר א מער גלייכן עפעקט. דערנאך זענען אלע עלעקטראדן געטריקנט געווארן אין אן אויוון ביי 60°C איבערנאכט. די עלעקטראדן זענען געמאסטן פארויס און צוריק צו זיכער מאכן גענויע סטאק לאודינג. כדי צו האבן א געוויסע געאמעטרישע שטח (~1.5 cm2) און פארמיידן דעם אויפשטייג פון די וואנאדיום עלעקטראליט צום עלעקטראד צוליב דעם קאפילארן עפעקט, איז א דינע שיכט פון פאראפין געווענדט געווארן איבער דעם אקטיוון מאטעריאל.
פעלד עמיסיע סקאַנינג עלעקטראָן מיקראָסקאָפּיע (FESEM, Zeiss SEM Ultra 60, 5 kV) איז גענוצט געוואָרן צו באַאָבאַכטן די HWO ייבערפלאַך מאָרפאָלאָגיע. אַן ענערגיע דיספּערסיוו X-שטראַל ספּעקטראָמעטער אויסגעשטאַט מיט Feii8SEM (EDX, Zeiss Inc.) איז גענוצט געוואָרן צו מאַפּירן HWO-50%C76 עלעמענטן אויף די UCC עלעקטראָדן. אַ הויך-רעזאָלוציע טראַנסמיסיע עלעקטראָן מיקראָסקאָפּ (HR-TEM, JOEL JEM-2100) וואָס אַרבעט ביי אַן אַקסעלערייטינג וואָולטידזש פון 200 kV איז גענוצט געוואָרן צו בילדן העכער-רעזאָלוציע HWO פּאַרטיקלען און דיפראַקשאַן רינגען. די קריסטאַלאָגראַפי טולבאָקס (CrysTBox) ווייכווארג ניצט די ringGUI פונקציע צו אַנאַליזירן די HWO רינג דיפראַקשאַן מוסטער און פאַרגלייַכן די רעזולטאַטן מיט די XRD מוסטער. די סטרוקטור און גראַפיטיזאַציע פון ​​UCC און TCC איז אַנאַליזירט געוואָרן דורך X-שטראַל דיפראַקציע (XRD) מיט אַ סקען קורס פון 2.4°/מינוט פון 5° ביז 70° מיט Cu Kα (λ = 1.54060 Å) ניצנדיק אַ פּאַנאַליטיקאַל X-שטראַל דיפראַקטאָמעטער (מאָדעל 3600). XRD האָט געוויזן די קריסטאַל סטרוקטור און פאַזע פון ​​HWO. די PANalytical X'Pert HighScore ווייכווארג איז געניצט געוואָרן צו גלייַכן די HWO שפּיצן צו די טאַנגסטאַן אָקסייד מאַפּעס בנימצא אין דער דאַטאַבייס45. HWO רעזולטאַטן זענען קאַמפּערד מיט TEM רעזולטאַטן. די כעמישע זאַץ און צושטאַנד פון די HWO סאַמפּאַלז זענען באַשטימט געוואָרן דורך X-שטראַל פאָטאָעלעקטראָן ספּעקטראָסקאָפּיע (XPS, ESCALAB 250Xi, ThermoScientific). די CASA-XPS ווייכווארג (v 2.3.15) איז געניצט געוואָרן פֿאַר שפּיץ דעקאָנוואַלושאַן און דאַטן אַנאַליז. כדי צו באַשטימען די ייבערפלאַך פונקציאָנעלע גרופּעס פון HWO און HWO-50%C76, זענען מעסטונגען געמאַכט געוואָרן מיט פאָריער טראַנספאָרמאַציע אינפֿראַרעד ספּעקטראָסקאָפּיע (FTIR, פּערקין עלמער ספּעקטראָמעטער, ניצנדיק KBr FTIR). די רעזולטאַטן זענען פאַרגליכן געוואָרן מיט XPS רעזולטאַטן. קאָנטאַקט ווינקל מעסטונגען (KRUSS DSA25) זענען אויך גענוצט געוואָרן צו כאַראַקטעריזירן די נאַסקייט פון די עלעקטראָדן.
פֿאַר אַלע עלעקטראָכעמישע מעסטונגען, איז גענוצט געוואָרן אַ Biologic SP 300 וואָרקסטיישאַן. ציקלישע וואָלטאַמעטריע (CV) און עלעקטראָכעמישע אימפּעדאַנס ספּעקטראָסקאָפּיע (EIS) זענען גענוצט געוואָרן צו שטודירן די עלעקטראָד קינעטיק פון דער VO2+/VO2+ רעדאָקס רעאַקציע און דעם עפֿעקט פֿון רעאַגענט דיפֿוזיע (VOSO4(VO2+)) אויף דער רעאַקציע ראַטע. ביידע מעטאָדן האָבן גענוצט אַ דריי-עלעקטראָד צעל מיט אַן עלעקטראָליט קאָנצענטראַציע פֿון 0.1 M VOSO4 (V4+) אין 1 M H2SO4 + 1 M HCl (געמיש פֿון זויערן). אַלע עלעקטראָכעמישע דאַטן וואָס ווערן פּרעזענטירט זענען IR קאָריגירט. אַ געזעטיקטע קאַלאָמעל עלעקטראָד (SCE) און אַ פּלאַטינום (Pt) שפּול זענען גענוצט געוואָרן ווי דער רעפֿערענץ און קאָונטער עלעקטראָד, ריספּעקטיוולי. פֿאַר CV, זענען סקען ראַטעס (ν) פֿון 5, 20, און 50 mV/s געווען געווענדט צו דעם VO2+/VO2+ פּאָטענציעל פֿענצטער פֿאַר (0–1) V קעגן SCE, און דערנאָך אַדזשאַסטיד פֿאַר SHE צו פּלאַטן (VSCE = 0.242 V קעגן HSE). כדי צו שטודירן די אויפהאלטונג פון עלעקטראד טעטיקייט, זענען איבערגעחזרטע ציקלישע CVs דורכגעפירט געווארן ביי ν 5 mV/s פאר UCC, TCC, UCC-C76, UCC-HWO, און UCC-HWO-50% C76. פאר EIS מעסטונגען, איז די פרעקווענץ קייט פון די VO2+/VO2+ רעדאקס רעאקציע געווען 0.01-105 Hz, און די וואלטאזש שטערונג ביי אפען-קרייז וואלטאזש (OCV) איז געווען 10 mV. יעדער עקספערימענט איז איבערגעחזרט געווארן 2-3 מאל צו פארזיכערן די קאנסיסטענץ פון די רעזולטאטן. די העטעראגענע ראטע קאנסטאנטן (k0) זענען באקומען געווארן דורך די ניקאלסאן מעטאד46,47.
כיידרירט וואָלפראַם אָקסייד (HVO) איז געראָטן סינטעזירט געוואָרן דורך דער הידראָטהערמאַלער מעטאָדע. SEM בילד אין פיג. 1a ווייזט אַז די דעפּאָזיטירטע HWO באַשטייט פון קלאַסטערס פון נאַנאָפּאַרטיקלען מיט גרייסן אין די קייט פון 25-50 נם.
דער X-שטראַל דיפראַקציע מוסטער פון HWO ווייזט שפּיצן (001) און (002) ביי ~23.5° און ~47.5°, ריספּעקטיוולי, וואָס זענען כאַראַקטעריסטיש פון ניט-סטאָיכיאָמעטריש WO2.63 (W32O84) (PDF 077–0810, a = 21.4 Å, b = 17.8 Å, c = 3.8 Å, α = β = γ = 90°), וואָס קאָרעספּאָנדירט צו זייער קלאָר בלוי קאָליר (פיגור 1ב) 48.49. אַנדערע שפּיצן ביי אַפּראָקסימאַטלי 20.5°, 27.1°, 28.1°, 30.8°, 35.7°, 36.7° און 52.7° זענען צוגעטיילט געוואָרן צו (140), (620), (350), (720), (740), (560°). ) ) און (970) דיפראקציע פלענער ארטאגאנאל צו WO2.63, בהתאמה. די זעלבע סינטעטישע מעטאד איז גענוצט געווארן דורך סאנגארא און אנדערע 43 צו באקומען א ווייס פראדוקט, וואס איז צוגעשריבן געווארן צו דער אנוועזנהייט פון WO3(H2O)0.333. אבער, אין דעם ארבעט, צוליב אנדערע באדינגונגען, איז באקומען געווארן א בלוי-גרוי פראדוקט, וואס ווייזט אז WO3(H2O)0.333 (PDF 087-1203, a = 7.3 Å, b = 12.5 Å, c = 7 .7 Å, α = β = γ = 90°) און די רעדוצירטע פארעם פון וואלפראן אקסייד. סעמי-קוואנטיטאטיווע אנאליז מיט X'Pert HighScore ווייכווארג האט געוויזן 26% WO3(H2O)0.333:74% W32O84. זינט W32O84 באשטייט פון W6+ און W4+ (1.67:1 W6+:W4+), איז דער געשאצטער אינהאלט פון W6+ און W4+ בערך 72% W6+ און 28% W4+, בהתאמה. SEM בילדער, 1-סעקונדע XPS ספּעקטרא אויפן קערן לעוועל, TEM בילדער, FTIR ספּעקטרא, און ראַמאַן ספּעקטרא פון C76 פּאַרטיקלען זענען פאָרגעשטעלט געוואָרן אין אונדזער פריערדיקן אַרטיקל. לויט קאַוואַדאַ און אַנדערע,50,51 האט X-שטראַל דיפראַקציע פון ​​C76 נאָך באַזייַטיקונג פון טאָלוען געוויזן די מאָנאָקלינישע סטרוקטור פון FCC.
SEM בילדער אין פיג. 2א און ב ווייזן אז HWO און HWO-50%C76 זענען געראָטן דעפּאָנירט געוואָרן אויף און צווישן די טשאַד פיבערס פון די UCC עלעקטראָד. EDX עלעמענט מאַפּס פון וואָלפראַם, טשאַד, און זויערשטאָף אויף SEM בילדער אין פיג. 2ג ווערן געוויזן אין פיג. 2ד-ו, וואָס ווײַזן אז די וואָלפראַם און טשאַד זענען גלייך געמישט (ווײַזנדיק אַ ענלעכע פאַרשפּרייטונג) איבער דער גאַנצער עלעקטראָד ייבערפלאַך און די קאָמפּאָזיט איז נישט גלייך דעפּאָנירט צוליב דער נאַטור פון די דעפּאָזיציע מעטאָדע.
SEM בילדער פון דעפאזירטע HWO פּאַרטיקלען (א) און HWO-C76 פּאַרטיקלען (ב). EDX מאַפּינג אויף HWO-C76 לאָודיד אויף UCC ניצן די שטח אין בילד (ג) ווייזט די פאַרשפּרייטונג פון וואָלפראַם (ד), קאַרבאָן (ה), און זויערשטאָף (ו) אין דער מוסטער.
HR-TEM איז גענוצט געוואָרן פֿאַר הויך-פֿאַרגרעסערונג בילדגעבונג און קריסטאַלאָגראַפֿישע אינפֿאָרמאַציע (פֿיגור 3). HWO ווײַזט די נאַנאָקוב מאָרפֿאָלאָגיע ווי געוויזן אין פֿיגור 3a און קלאָרער אין פֿיגור 3b. דורך פֿאַרגרעסערן דעם נאַנאָקוב פֿאַר דיפֿראַקציע פֿון אויסגעקליבענע געביטן, קען מען וויזואַליזירן די גראַטינג סטרוקטור און דיפֿראַקציע פּלענער וואָס באַפֿרידיקן דעם בראַג געזעץ, ווי געוויזן אין פֿיגור 3c, וואָס באַשטעטיקט די קריסטאַליניטי פֿון דעם מאַטעריאַל. אין דער אײַנשטעל צו פֿיגור 3c ווײַזט די דיסטאַנץ d 3.3 Å וואָס קאָרעספּאָנדירט צו די (022) און (620) דיפֿראַקציע פּלענער געפֿונען אין די WO3(H2O)0.333 און W32O84 פֿאַזעס, ריספּעקטיוולי 43,44,49. דאָס איז קאָנסיסטענט מיט דער XRD אַנאַליז באַשריבן אויבן (פֿיגור 1b) ווײַל די באַאָבאַכטע גראַטינג פּלענער דיסטאַנץ d (פֿיגור 3c) קאָרעספּאָנדירט צו דער שטאַרקסטער XRD שפּיץ אין דעם HWO מוסטער. מוסטער רינגען ווערן אויך געוויזן אין פֿיגור 3d, וואו יעדער רינג קאָרעספּאָנדירט צו אַ באַזונדערער פּלענער. די WO3(H2O)0.333 און W32O84 פלענער זענען קאלירט ווייס און בלוי, בהתאמה, און זייערע קארעספאנדירנדע XRD שפיצן ווערן אויך געוויזן אין פיגור 1ב. דער ערשטער רינג געוויזן אין די רינג דיאגראם קארעספאנדירט צו דער ערשטער אנגעצייכנטער שפיץ אין די x-שטראַל מוסטער פון די (022) אדער (620) דיפראקציע פלאן. פון די (022) ביז (402) רינגען, די d-ספּייסינג ווערטן זענען 3.30, 3.17, 2.38, 1.93, און 1.69 Å, קאנסיסטענט מיט XRD ווערטן פון 3.30, 3.17, 2, 45, 1.93. און 1.66 Å, וואס איז גלייך צו 44, 45, בהתאמה.
(א) HR-TEM בילד פון HWO, (ב) ווייזט א פארגרעסערט בילד. בילדער פון די גראַטינג פלענער ווערן געוויזן אין (c), אינסעט (c) ווייזט א פארגרעסערט בילד פון די פלענער און א פּיטש d פון 0.33 נם קארעספאנדירנד צו די (002) און (620) פלענער. (ד) HWO רינג מוסטער ווייזט פלענער פארבונדן מיט WO3(H2O)0.333 (ווייס) און W32O84 (בלוי).
XPS אנאליז איז דורכגעפירט געווארן צו באשטימען די אייבערפלאך כעמיע און אקסידאציע צושטאנד פון וואלפראם (פיגורן S1 און 4). דער ברייט-קייט XPS סקען ספעקטרום פון די סינטעזירטע HWO ווערט געוויזן אין פיגור S1, וואס ווייזט אויף די אנוועזנהייט פון וואלפראם. די XPS שמאָל-סקען ספעקטרא פון די W 4f און O 1s קערן לעוועלס ווערן געוויזן אין פיגורן 4a און b, בהתאמה. דער W 4f ספעקטרום צעטיילט זיך אין צוויי ספּין-ארביט דאובלעטן וואס קארעספאנדירן צו די בינדינג ענערגיעס פון די W אקסידאציע צושטאנד. און W 4f7/2 ביי 36.6 און 34.9 eV זענען כאראקטעריסטיש פון די W4+ צושטאנד פון 40, בהתאמה. )0.333. די צוגעפאסטע דאטן ווייזן אז די אטאמישע פראצענטן פון W6+ און W4+ זענען 85% און 15%, בהתאמה, וואס זענען נאנט צו די ווערטן געשאצט פון די XRD דאטן באטראכטנדיג די אונטערשיידן צווישן די צוויי מעטאדן. ביידע מעטאדן צושטעלן קוואנטיטאטיווע אינפארמאציע מיט נידעריגע גענויקייט, ספעציעל XRD. אויך, די צוויי מעטאָדן אַנאַליזירן פֿאַרשידענע טיילן פֿון דעם מאַטעריאַל ווייל XRD איז אַ מאַסע מעטאָד בשעת XPS איז אַ ייבערפֿלאַך מעטאָד וואָס דערנענטערט זיך בלויז צו אַ פּאָר נאַנאָמעטער. דער O 1s ספּעקטרום איז צעטיילט אין צוויי שפּיצן ביי 533 (22.2%) און 530.4 eV (77.8%). דער ערשטער קאָרעספּאָנדירט צו OH, און דער צווייטער צו זויערשטאָף בינדונגען אין דער גיטער אין WO. די בייַזייַן פֿון OH פֿונקציאָנעלע גרופּעס איז קאָנסיסטענט מיט די כיידראַטאַציע אייגנשאַפֿטן פֿון HWO.
אן FTIR אנאליז איז אויך דורכגעפירט געווארן אויף די צוויי מוסטערן צו אויספארשן די אנוועזנהייט פון פונקציאנעלע גרופעס און קאארדינירטע וואסער מאלעקולן אין דער כיידרירטער HWO סטרוקטור. די רעזולטאטן ווייזן אז די HWO-50% C76 מוסטער און FT-IR HWO רעזולטאטן זענען ענלעך צוליב דער אנוועזנהייט פון HWO, אבער די אינטענסיטעט פון די שפיצן איז אנדערש צוליב דער אנדערער מאס מוסטער גענוצט אין צוגרייטונג פאר אנאליז (פיגור 5א). ) HWO-50% C76 ווייזט אז אלע שפיצן, אחוץ דעם שפיץ פון וואלפראן אקסייד, זענען פארבונדן מיט פולערען 24. דעטאלירט אין פיגור 5א ווייזט אז ביידע מוסטערן ווייזן א זייער שטארקע ברייטע באנד ביי ~710/cm צוגעשריבן צו OWO אויסשטרעקן אסצילאציעס אין דער HWO גיטער סטרוקטור, מיט א שטארקע פלייצע ביי ~840/cm צוגעשריבן צו WO. פאר אויסשטרעקן ווייבראציעס, א שארפע באנד ביי בערך 1610/cm ווערט צוגעשריבן צו בייגן ווייבראציעס פון OH, בשעת א ברייטע אבסארפציע באנד ביי בערך 3400/cm ווערט צוגעשריבן צו אויסשטרעקן ווייבראציעס פון OH אין הידראקסיל גרופעס43. די רעזולטאַטן זענען קאָנסיסטענט מיט די XPS ספּעקטראַ אין פיגורן 4ב, וואו WO פונקציאָנעלע גרופּעס קענען צושטעלן אַקטיווע זייטלעך פֿאַר דער VO2+/VO2+ רעאַקציע.
FTIR אנאליז פון HWO און HWO-50% C76 (א), האט געוויזן פונקציאָנעלע גרופּעס און קאָנטאַקט ווינקל מעסטונגען (ב, ג).
די OH גרופע קען אויך קאטאליזירן די VO2+/VO2+ רעאקציע, בשעת זי פארגרעסערט די הידראָפיליסיטי פון דער עלעקטראָד, דערמיט פארבעסערנדיק די ראטע פון ​​דיפוזיע און עלעקטראָן טראַנספער. ווי געוויזן, ווייזט דער HWO-50% C76 מוסטער אן צוגעלייגטן שפּיץ פאר C76. די שפּיצן ביי ~2905, 2375, 1705, 1607, און 1445 קוביק סענטימעטער קענען ווערן צוגעטיילט צו די CH, O=C=O, C=O, C=C, און CO אויסשטרעקן ווייבריישאַנז, בהתאמה. עס איז באַקאַנט אַז די זויערשטאָף פונקציאָנעלע גרופּעס C=O און CO קענען דינען ווי אַקטיווע צענטערס פֿאַר די רעדאָקס רעאַקציעס פון וואַנאַדיום. צו פּרובירן און פאַרגלייַכן די נאַסקייט פון די צוויי עלעקטראָדן, זענען קאָנטאַקט ווינקל מעסטונגען גענומען געוואָרן ווי געוויזן אין בילד 5ב,ק. דער HWO עלעקטראָד האט גלייך אַבזאָרבירט וואַסער טראָפּנס, וואָס ווייזט אויף סופּערהידראָפיליסיטי רעכט צו די בנימצא OH פונקציאָנעלע גרופּעס. HWO-50% C76 איז מער הידראָפאָביש, מיט אַ קאָנטאַקט ווינקל פון וועגן 135° נאָך 10 סעקונדעס. אבער, אין עלעקטראָכעמישע מעסטונגען, איז די HWO-50%C76 עלעקטראָד געוואָרן גאָר נאַס אין ווייניקער ווי אַ מינוט. די נאַסבאַרקייט מעסטונגען זענען קאָנסיסטענט מיט XPS און FTIR רעזולטאַטן, וואָס ווײַזט אַז מער OH גרופּעס אויף דער HWO ייבערפלאַך מאַכט עס רעלאַטיוו מער הידראָפיליש.
די VO2+/VO2+ רעאַקציעס פון HWO און HWO-C76 נאַנאָקאָמפּאָסיטן זענען געטעסט געוואָרן און מען האָט ערוואַרטעט אַז HWO וועט אונטערדריקן כלאָר עוואָלוציע אין דער VO2+/VO2+ רעאַקציע אין געמישטער זויער, און C76 וועט ווייטער קאַטאַליזירן די געוואונטשענע VO2+/VO2+ רעדאָקס רעאַקציע. %, 30%, און 50% C76 אין HWO סאַספּענשאַנז און CCC דעפּאַזיטירט אויף עלעקטראָדן מיט אַ גאַנץ לאָודינג פון וועגן 2 מג/קמ2.
ווי געוויזן אין פיגור 6, די קינעטיק פון די VO2+/VO2+ רעאקציע אויף דער עלעקטראָד ייבערפלאַך איז געווען אויסגעפאָרשט דורך CV אין אַ געמישט זויער עלעקטראָליט. די שטראָמען ווערן געוויזן ווי I/Ipa פֿאַר גרינגן פאַרגלייַך פון ΔEp און Ipa/Ipc פֿאַר פאַרשידענע קאַטאַליסטן גלייך אויף דעם גראַפיק. די קראַנט שטח אַפּאַראַט דאַטן ווערן געוויזן אין פיגור 2S. אויף פיגור 6a ווייזט אַז HWO אַ ביסל פאַרגרעסערט די עלעקטראָן אַריבערפירן קורס פון די VO2+/VO2+ רעדאָקס רעאקציע אויף דער עלעקטראָד ייבערפלאַך און סאַפּרעסיז די רעאקציע פון ​​פּאַראַזיטיש קלאָר עוואָלוציע. אָבער, C76 באַדייטנד פאַרגרעסערט די עלעקטראָן אַריבערפירן קורס און קאַטאַליזירט די קלאָר עוואָלוציע רעאקציע. דעריבער, אַ ריכטיק פאָרמולירט קאַמפּאַזאַט פון HWO און C76 איז געריכט צו האָבן די בעסטע טעטיקייט און די גרעסטע פיייקייט צו ינכיבאַט די קלאָר עוואָלוציע רעאקציע. עס איז געפֿונען געוואָרן אַז נאָך פאַרגרעסערן די אינהאַלט פון C76, די עלעקטראָכעמיש טעטיקייט פון די עלעקטראָדעס פֿאַרבעסערט, ווי באוויזן דורך אַ פאַרקלענערן אין ΔEp און אַ פאַרגרעסערונג אין די Ipa/Ipc פאַרהעלטעניש (טאַבעלע S3). דאָס איז אויך באַשטעטיקט געוואָרן דורך די RCT ווערטן עקסטראַקטירט פֿון די נייקוויסט פּלאָט אין פֿיגור 6ד (טאַבעלע S3), וועלכע זענען געפֿונען געוואָרן צו פֿאַרמינדערן זיך מיטן פֿאַרגרעסערן C76 אינהאַלט. די רעזולטאַטן זענען אויך קאָנסיסטענט מיט לי'ס שטודיע, אין וועלכער די צוגאב פֿון מעסאָפּאָרעזן קוילן־שטאָף צו מעסאָפּאָרעזן WO3 האָט געוויזן פֿאַרבעסערטע אָפּצאָל־טראַנספֿער קינעטיק אויף VO2+/VO2+35. דאָס ווײַזט אָן אַז די דירעקטע רעאַקציע קען אָפענגען מער אויף דער עלעקטראָד־קאָנדוקטיוויטעט (C=C בונד) 18, 24, 35, 36, 37. דאָס קען אויך זײַן צוליב אַ ענדערונג אין דער קאָאָרדינאַציע־געאָמעטריע צווישן [VO(H2O)5]2+ און [VO2(H2O)4]+, C76 רעדוצירט רעאַקציע־איבערוואָלטאַזש דורך רעדוצירן געוועב־ענערגיע. אָבער, דאָס קען נישט זײַן מעגלעך מיט HWO עלעקטראָדן.
(א) ציקלישע וואלטאמעטרישע אויפפירונג (ν = 5 mV/s) פון דער VO2+/VO2+ רעאקציע פון ​​UCC און HWO-C76 קאמפאזיטן מיט פארשידענע HWO:C76 פראפארציעס אין 0.1 M VOSO4/1 M H2SO4 + 1 M HCl עלעקטראליט. (ב) רענדלעס-סעווטשיק און (ג) ניקאלסאן VO2+/VO2+ מעטאד צו אפשאצן דיפוזיע עפעקטיווקייט און באקומען k0(d) ווערטן.
נישט נאר האט HWO-50% C76 אויסגעשטעלט כמעט די זעלבע עלעקטראָקאַטאַליטישע טעטיקייט ווי C76 פאר דער VO2+/VO2+ רעאַקציע, נאר, נאך אינטערעסאנטער, האט עס אויך אונטערדריקט כלאָר עוואָלוציע קאַמפּערד צו C76, ווי געוויזן אין פיג. 6a, און אויך ווייזט דעם קלענערן האַלב-קרייז אין פיג. 6d (נידעריקער RCT). C76 האט געוויזן א העכערע אויסזעהנדיקע Ipa/Ipc ווי HWO-50% C76 (טאַבעלע S3), נישט צוליב פארבעסערטע רעאַקציע ריווערסיבילאַטי, נאר צוליב דעם שפּיץ אָוווערלאַפּ פון דער כלאָר רעדוקציע רעאַקציע מיט SHE ביי 1.2 V. די בעסטע פאָרשטעלונג פון HWO- The 50% C76 ווערט צוגעשריבן צו דעם סינערגיסטישן ווירקונג צווישן דעם נעגאַטיוו באַלאָדענעם הויך קאַנדאַקטיוו C76 און די הויך וועטאַביליטי און W-OH קאַטאַליטישע פונקציאָנאַליטעט אויף HWO. ווייניקער כלאָר עמיסיע וועט פֿאַרבעסערן די טשאַרדזשינג עפעקטיווקייט פון דער פולער צעל, בשעת פארבעסערטע קינעטיק וועט פֿאַרבעסערן די עפעקטיווקייט פון דער פולער צעל וואָולטידזש.
לויט גלייכונג S1, פאר א קוואזי-רעווערסיבל (רעלאטיוו לאנגזאמע עלעקטראן טראנספער) רעאקציע קאנטראלירט דורך דיפוזיע, דעפענדט דער שפיץ-שטראם (IP) אויף דער צאל עלעקטראנען (n), עלעקטראד שטח (A), דיפוזיע קאעפיציענט (D), צאל עלעקטראנען טראנספער קאעפיציענט (α) און סקענירן גיכקייט (ν). כדי צו שטודירן דעם דיפוזיע-קאנטראלירטן אויפפירונג פון די געטעסטעטע מאטעריאלן, איז די באציאונג צווישן IP און ν1/2 געווארן געצייכנט און פרעזענטירט אין פיגור 6ב. ווייל אלע מאטעריאלן ווייזן א לינעארע באציאונג, ווערט די רעאקציע קאנטראלירט דורך דיפוזיע. ווייל די VO2+/VO2+ רעאקציע איז קוואזי-רעווערסיבל, דעפענדט דער סלאופ פון דער ליניע אויף דעם דיפוזיע קאעפיציענט און דעם ווערט פון α (גלייכונג S1). ווייל דער דיפוזיע קאעפיציענט איז קאנסטאנט (≈ 4 × 10–6 cm2/s)52, ווייזט דער אונטערשייד אין דעם סלאופ פון דער ליניע גלייך אויף פארשידענע ווערטן פון α, און דעריבער די עלעקטראן טראנספער ראטע אויף דער עלעקטראד אויבערפלאך, וואס ווערט געוויזן פאר C76 און HWO -50%. C76 שטייפסטע סלאופ (העכסטע עלעקטראן טראנספער ראטע).
די וואַרבורג סלאָופּס (W) אויסגערעכנט פֿאַר די נידעריקע פרעקווענצן געוויזן אין טאַבעלע S3 (פיגור 6ד) האָבן ווערטן נאָענט צו 1 פֿאַר אַלע מאַטעריאַלן, וואָס ווײַזט אויף אַ פּערפֿעקטע דיפֿוזיע פֿון רעדאָקס מינים און באַשטעטיקט דאָס לינעאַרע נאַטור פֿון IP קאַמפּערד צו ν1/2. CV ווערט געמאָסטן. פֿאַר HWO-50% C76, ווײַכט דער וואַרבורג סלאָופּ פֿון 1 ביז 1.32, וואָס ווײַזט נישט נאָר אויף האַלב-אומענדלעכע דיפֿוזיע פֿון דעם רעאַגענט (VO2+), נאָר אויך אויף אַ מעגלעכן בײַשטײַער פֿון דין-שיכט נאַטור צו דיפֿוזיע נאַטור צוליב עלעקטראָד פּאָראָסיטי.
כדי ווייטער צו אנאליזירן די רעווערסיביליטי (עלעקטראן טראנספער ראטע) פון דער VO2+/VO2+ רעדאקס רעאקציע, איז די ניקאלסאן קוואַזי-רעווערסיבלע רעאקציע מעטאָדע אויך גענוצט געוואָרן צו באַשטימען די סטאַנדאַרט ראטע קאָנסטאַנט k041.42. דאָס ווערט געטאָן מיט דער S2 גלייכונג צו קאָנסטרויִרן דעם דימענסיאָנלאָזן קינעטישן פּאַראַמעטער Ψ, וואָס איז אַ פֿונקציע פֿון ΔEp, ווי אַ פֿונקציע פֿון ν-1/2. טאַבעלע S4 ווייזט די Ψ ווערטן באַקומען פֿאַר יעדן עלעקטראָד מאַטעריאַל. די רעזולטאַטן (פיגור 6c) זענען געצייכנט געוואָרן צו באַקומען k0 × 104 cm/s פֿון דעם שיפּוע פֿון יעדן פּלאָט מיט גלייכונג S3 (געשריבן לעבן יעדער ריי און פּרעזענטירט אין טאַבעלע S4). HWO-50% C76 איז געפֿונען געוואָרן צו האָבן דעם העכסטן שיפּוע (פיגור 6c), אַזוי דער מאַקסימום ווערט פֿון k0 איז 2.47 × 10–4 cm/s. דאָס מיינט אַז די עלעקטראָד דערגרייכט די שנעלסטע קינעטיק, וואָס איז קאָנסיסטענט מיט די CV און EIS רעזולטאַטן אין פיג. 6a און d און אין טאַבעלע S3. דערצו, דער ווערט פון k0 איז אויך באַקומען פון די נייקוויסט פּלאָט (פיג. 6d) פון גלייכונג S4 ניצן די RCT ווערט (טאַבעלע S3). די k0 רעזולטאַטן פון EIS זענען סאַמערייזד אין טאַבעלע S4 און ווייַזן אויך אַז HWO-50% C76 ווייזט די העכסטע עלעקטראָן אַריבערפירן קורס רעכט צו דער סינערגיסטיק ווירקונג. כאָטש די k0 ווערטן אַנדערש רעכט צו די פאַרשידענע אָפּשטאַמונגען פון יעדער מעטאָד, ווייַזן זיי נאָך די זעלבע סדר פון מאַגניטוד און ווייַזן קאָנסיסטענסי.
כדי צו גאָר פֿאַרשטיין די אויסגעצייכנטע קינעטיק וואָס מען באַקומט, איז וויכטיק צו פֿאַרגלײַכן די אָפּטימאַלע עלעקטראָד מאַטעריאַלן מיט נישט-באַדעקטע UCC און TCC עלעקטראָדן. פֿאַר דער VO2+/VO2+ רעאַקציע, האָט HWO-C76 ניט נאָר געוויזן די נידעריגסטע ΔEp און בעסערע ריווערסיבילאַטי, נאָר אויך באַדײַטנד אונטערדריקט די פּאַראַזיטישע כלאָר עוואָלוציע רעאַקציע קאַמפּערד צו TCC, ווי געמאָסטן דורך דעם קראַנט בײַ 1.45 V אין באַצוג צו SHE (פֿיג. 7a). אין טערמינען פֿון סטאַביליטעט, האָבן מיר אָנגענומען אַז HWO-50% C76 איז געווען פֿיזיש סטאַביל ווײַל דער קאַטאַליסט איז געווען געמישט מיט אַ PVDF בינדער און דערנאָך געווענדט צו די קאַרבאָן שטאָף עלעקטראָדן. HWO-50% C76 האָט געוויזן אַ שפּיץ פֿאַרשייבונג פֿון 44 mV (דעגראַדאַציע קורס 0.29 mV/ציקל) נאָך 150 ציקלען קאַמפּערד צו 50 mV פֿאַר UCC (פֿיג. 7b). דאָס איז אפשר ניט קיין גרויסער אונטערשייד, אָבער די קינעטיק פֿון UCC עלעקטראָדן איז זייער לאַנגזאַם און דעגראַדירט מיט ציקלירן, ספּעציעל פֿאַר ריווערס רעאַקציעס. כאָטש די ריווערסיבילאַטי פון TCC איז פיל בעסער ווי יענע פון ​​UCC, איז געפונען געוואָרן אַז TCC האט אַ גרויסע שפּיץ פֿאַרשייבונג פון 73 mV נאָך 150 ציקלען, וואָס קען זיין רעכט צו דער גרויסער מאָס קלאָר וואָס איז געשאַפן אויף זיין ייבערפלאַך, אַזוי אַז דער קאַטאַליסט אַדכירז גוט צו דער עלעקטראָד ייבערפלאַך. ווי מען קען זען פון אַלע עלעקטראָדן וואָס זענען געטעסט געוואָרן, אפילו עלעקטראָדן אָן געשטיצטע קאַטאַליסטן האָבן געוויזן פֿאַרשידענע גראַדן פון ציקלינג אינסטאַביליטעט, וואָס סאַגדזשעסט אַז די ענדערונג אין שפּיץ צעשיידונג בעת ציקלינג איז רעכט צו דעאַקטיוואַציע פון ​​דעם מאַטעריאַל געפֿירט דורך כעמישע ענדערונגען אלא ווי קאַטאַליסט צעשיידונג. אין דערצו, אויב אַ גרויסע מאָס קאַטאַליסט פּאַרטיקלען זאָלן זיין אפגעשיידט פון דער עלעקטראָד ייבערפלאַך, וואָלט דאָס רעזולטאַט אין אַ באַטייטיק פאַרגרעסערונג אין שפּיץ צעשיידונג (נישט בלויז 44 mV), ווייַל דער סאַבסטראַט (UCC) איז לעפיערעך אינאַקטיוו פֿאַר די VO2+/VO2+ רעדאָקס רעאַקציע.
פארגלייך פון די CV פון די בעסטע עלעקטראָד מאַטעריאַל קאַמפּערד צו UCC (a) און די סטאַביליטעט פון די VO2+/VO2+ רעדאָקס רעאַקציע (b). ν = 5 mV/s פֿאַר אַלע CVs אין 0.1 M VOSO4/1 M H2SO4 + 1 M HCl עלעקטראָליט.
כדי צו פארגרעסערן די עקאנאמישע אטראקטיוויטעט פון VRFB טעכנולוגיע, איז עס וויכטיג צו פארברייטערן און פארשטיין די קינעטיק פון וואנאדיום רעדאקס רעאקציעס כדי צו דערגרייכן הויכע ענערגיע עפעקטיווקייט. קאמפאזיטן HWO-C76 זענען צוגעגרייט געווארן און זייער עלעקטראקאטאליטישע ווירקונג אויף די VO2+/VO2+ רעאקציע איז געווארן שטודירט. HWO האט געוויזן קליינע קינעטישע פארבעסערונג אין געמישטע זויערע עלעקטראליטעס אבער האט באדייטנד אונטערדריקט כלור עוואלוציע. פארשידענע פראפארציעס פון HWO:C76 זענען גענוצט געווארן צו ווייטער אפטימיזירן די קינעטיק פון HWO-באזירטע עלעקטראדן. פארגרעסערן C76 צו HWO פארבעסערט די עלעקטראן טראנספער קינעטיק פון די VO2+/VO2+ רעאקציע אויף די מאדיפיצירטע עלעקטראד, פון וועלכע HWO-50% C76 איז דער בעסטער מאטעריאל ווייל עס פארקלענערט לאדונג טראנספער קעגנשטאנד און ווייטער אונטערדריקט כלור קאמפערד צו C76 און TCC דעפאזיט. . דאס איז רעכט צו דעם סינערגיסטישן ווירקונג צווישן C=C sp2 כייברידיזאציע, OH און W-OH פונקציאנעלע גרופעס. די דעגראַדאַציע קורס נאָך ריפּיטיד סייקלינג פון HWO-50% C76 איז געפֿונען געוואָרן צו זיין 0.29 mV/ציקל, בשעת די דעגראַדאַציע קורס פון UCC און TCC איז 0.33 mV/ציקל און 0.49 mV/ציקל, ריספּעקטיוולי, מאכן עס זייער סטאַביל אין געמישט זויער עלעקטראָליטעס. די פּרעזענטירטע רעזולטאַטן האָבן הצלחה ידענטיפיצירט הויך פאָרשטעלונג עלעקטראָד מאַטעריאַלס פֿאַר די VO2+/VO2+ רעאַקציע מיט שנעל קינעטיק און הויך סטאַביליטעט. דאָס וועט פאַרגרעסערן די אַוטפּוט וואָולטידזש, דערמיט ינקריסינג די ענערגיע עפעקטיווקייַט פון די VRFB, אַזוי רידוסינג די קאָסטן פון זיין צוקונפֿט קאַמערשאַליזיישאַן.
די דאטן-זאמלונגען גענוצט און/אדער אנאליזירט אין דער איצטיקער שטודיע זענען צוטריטלעך פון די ריספּעקטיווע מחברים אויף א גלייכבארע פארלאנג.
לודערער ג. און אנדערע. שאצן ווינט און זונ ענערגיע אין גלאבאלע נידעריק-קוילנשטאָף ענערגיע סצענאַרן: אן הקדמה. ענערגיע שפּאָרן. 64, 542–551. https://doi.org/10.1016/j.eneco.2017.03.027 (2017).
לי, ה.דזש., פארק, ס. און קים, ה. אנאליז פון דעם עפעקט פון MnO2 אויסשעפּונג אויף דער פאָרשטעלונג פון אַ וואַנאַדיום/מאַנגאַנעז רעדאָקס פלאָו באַטעריע. לי, ה.דזש., פארק, ס. און קים, ה. אנאליז פון דעם עפעקט פון MnO2 אויסשעפּונג אויף דער פאָרשטעלונג פון אַ וואַנאַדיום/מאַנגאַנעז רעדאָקס פלאָו באַטעריע.לי, ה.דזש., פארק, ס. און קים, ה. אנאליז פון די ווירקונג פון MnO2 דעפאזיציע אויף די פאָרשטעלונג פון אַ וואַנאַדיום מאַנגאַנעז רעדאָקס פלאָו באַטאַרייע. 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. לי, ה.דזש., פארק, ס. און קים, ה. MnO2לי, ה.דזש., פארק, ס. און קים, ה. אנאליז פון די ווירקונג פון MnO2 דעפאזיציע אויף די פאָרשטעלונג פון וואַנאַדיום מאַנגאַנעז רעדאָקס פלאָו באַטעריעס.י. עלעקטראָכעמיע. סאָציאַליסטישע פּאַרטיי. 165(5), A952-A956. https://doi.org/10.1149/2.0881805jes (2018).
שאַה, אַאַ, טאַנגיראַלאַ, ר., סינג, ר., ווילס, רגאַ און וואַלש, עף סי. א דינאַמיש יוניט צעל מאָדעל פֿאַר די אַלע-וואַנאַדיום פלוס באַטעריע. שאַה, אַאַ, טאַנגיראַלאַ, ר., סינג, ר., ווילס, רגאַ און וואַלש, עף סי. א דינאַמיש יוניט צעל מאָדעל פֿאַר די אַלע-וואַנאַדיום פלוס באַטעריע.שאַה אַאַ, טאַנגיראַלאַ ר, סינג ר, ווילס ר"ג. און וואַלש פֿק. א דינאַמיש מאָדעל פון דער עלעמענטאַרער צעל פון אַן אַל-וואַנאַדיום פלוס באַטעריע. Shah, AA, Tangirala, R., Singh, R., Wills, RGA & Walsh, FC 全钒液流电池的动态单元电池模型. שאַה, אַאַ, טאַנגיראַלאַ, ר., סינג, ר., ווילס, רגאַ און וואַלש, עף סי.שאַה אַאַ, טאַנגיראַלאַ ר, סינג ר, ווילס ר"ג. און וואַלש פֿק מאָדעל דינאַמישע צעל פון אַן אַלע-וואַנאַדיום רעדאָקס פלוס באַטעריע.י. עלעקטראָכעמיע. סאָציאַליסטישע פּאַרטיי. 158(6), A671. https://doi.org/10.1149/1.3561426 (2011).
גאַנדאָמי, יאַ, אהרן, ד.ס., זאַוואָדזינסקי, ט.אַ. און מענטש, מ.מ. אין סיטו פּאָטענציעל פאַרשפּרייטונג מעסטונג און וואַלידירט מאָדעל פֿאַר אַלע-וואַנאַדיום רעדאָקס פלוס באַטעריע. גאַנדאָמי, יאַ, אהרן, ד.ס., זאַוואָדזינסקי, ט.אַ. און מענטש, מ.מ. אין סיטו פּאָטענציעל פאַרשפּרייטונג מעסטונג און וואַלידירט מאָדעל פֿאַר אַלע-וואַנאַדיום רעדאָקס פלוס באַטעריע.גאַנדאָמי, יו. א., אהרן, ד.ס., זאַוואָדזינסקי, ט.א. און מענטש, מ.מ. אין-סיטו פּאָטענציעל פאַרשפּרייטונג מעסטונג און וואַלידירט מאָדעל פֿאַר אַלע-וואַנאַדיום פלוס באַטעריע רעדאָקס פּאָטענציעל. Gandomi, Ya, Aaron, DS, Zawodzinski, TA & Mench, MM. גאַנדאָמי, יאָ, אהרן, דס, זאַוואָדזינסקי, TA & Mench, MM. מעאַסורעמענט און וואַלאַדיישאַן מאָדעל פון 全וואַנאַדיום אָקסידאַסע רעדאָקס 液流液的原位 פּאָטענציעל פאַרשפּרייטונג.גאַנדאָמי, יו. א., אהרן, ד.ס., זאַוואָדזינסקי, ט.א. און מענטש, מ.מ. מאָדעל מעסטונג און וועריפיקאַציע פון ​​אין-סיטו פּאָטענציעל פאַרשפּרייטונג פֿאַר אַלע-וואַנאַדיום פלוס רעדאָקס באַטעריעס.י. עלעקטראָכעמיע. סאָציאַליסטישע פּאַרטיי. 163(1), A5188-A5201. https://doi.org/10.1149/2.0211601jes (2016).
צושימאַ, ס. און סוזוקי, ט. מאָדעלירן און סימולירן פון וואַנאַדיום רעדאָקס פלוס באַטעריע מיט אינטערדיגיטירט פלוס פעלד פֿאַר אָפּטימיזירן עלעקטראָד אַרכיטעקטור. צושימאַ, ס. און סוזוקי, ט. מאָדעלירן און סימולירן פון וואַנאַדיום רעדאָקס פלוס באַטעריע מיט אינטערדיגיטירט פלוס פעלד פֿאַר אָפּטימיזירן עלעקטראָד אַרכיטעקטור.צושימאַ, ס. און סוזוקי, ט. מאָדעלינג און סימולאַציע פון ​​אַ דורכפלוס-וואַנאַדיום רעדאָקס באַטאַרייע מיט קאַונטער-פּאָלאַריזירט פלוס פֿאַר אָפּטימיזאַציע פון ​​עלעקטראָוד אַרכיטעקטור. Tsushima, S. & Suzuki, T. צושימאַ, ש & סוזוקי, טי.צושימאַ, ס. און סוזוקי, ט. מאָדעלינג און סימולאַציע פון ​​וואַנאַדיום רעדאָקס פלוס באַטעריעס מיט קאַונטער-פּין פלוס פעלדער פֿאַר אָפּטימיזאַציע פון ​​עלעקטראָוד סטרוקטור.י. עלעקטראָכעמיע. סאָציאַליסטישע פּאַרטיי. 167(2), 020553. https://doi.org/10.1149/1945-7111/ab6dd0 (2020).
זון, ב. און סקילאַס-קאַזאַקאָס, מ. מאָדיפיקאַציע פון ​​גראַפיט עלעקטראָד מאַטעריאַלן פֿאַר וואַנאַדיום רעדאָקס פלאָו באַטעריע אַפּלאַקיישאַן—I. זון, ב. און סקילאַס-קאַזאַקאָס, מ. מאָדיפיקאַציע פון ​​גראַפיט עלעקטראָד מאַטעריאַלן פֿאַר וואַנאַדיום רעדאָקס פלאָו באַטעריע אַפּלאַקיישאַן—I.זון, ב. און סילאס-קאזאקאס, מ. מאדיפיקאציע פון ​​גראפיט עלעקטראד מאטעריאלן פאר וואנאדיום רעדאקס באטעריעס – I. Sun, B. & Skyllas-Kazacos, M. 石墨电极材料在钒氧化还原液流电池应用中的改性——איך. זון, ב. און סקילאַס-קאַזאַקאָס, מ. מאָדיפיקאַציע פון ​​石墨 עלעקטראָד מאַטעריאַלן אין וואַנאַדיום אַקסאַדיישאַן רעדוקציע פליסיק באַטעריע אַפּלאַקיישאַן——I.זון, ב. און ססילאַס-קאַזאַקאָס, מ. מאָדיפיקאַציע פון ​​גראַפיט עלעקטראָד מאַטעריאַלן פֿאַר נוצן אין וואַנאַדיום רעדאָקס באַטעריעס – I.היץ באַהאַנדלונג עלעקטראָכעם. אַקטאַ 37(7), 1253-1260. https://doi.org/10.1016/0013-4686(92)85064-R (1992).
ליו, ט., לי, קס., זשאַנג, ה. & טשען, דזש. פּראָגרעס אויף די עלעקטראָד מאַטעריאַלן צו וואַנאַדיום פלוס באַטעריעס (VFBs) מיט פֿאַרבעסערטער מאַכט געדיכטקייט. ליו, ט., לי, קס., זשאַנג, ה. & טשען, דזש. פּראָגרעס אויף די עלעקטראָד מאַטעריאַלן צו וואַנאַדיום פלוס באַטעריעס (VFBs) מיט פֿאַרבעסערטער מאַכט געדיכטקייט.ליו, ט., לי, קס., זשאַנג, ה. און טשען, דזש. פּראָגרעס אין עלעקטראָד מאַטעריאַלס צו וואַנאַדיום פלאָו באַטעריז (VFB) מיט פֿאַרבעסערט מאַכט געדיכטקייט. ליו, טי, לי, X., זשאַנג, ה. & טשען, דזש. 提高功率密度的钒液流电池(VFB) ליו, טי, לי, X., זשאַנג, ה, & טשען, י.ליו, ט., לי, ס., זשאַנג, ה. און טשען, דזש. אַדוואַנסאַז אין עלעקטראָד מאַטעריאַלס פֿאַר וואַנאַדיום רעדאָקס פלאָו באַטעריעס (VFB) מיט געוואקסן מאַכט געדיכטקייַט.דזש. ענערגיע כעמיע. 27(5), 1292-1303. https://doi.org/10.1016/j.jechem.2018.07.003 (2018).
ליו, קיו.ה. און אנדערע. הויך עפעקטיווקייט וואַנאַדיום רעדאָקס פלוס צעל מיט אָפּטימיזירטע עלעקטראָד קאָנפיגוראַציע און מעמבראַן סעלעקציע. דזש. עלעקטראָכעמיע. סאָציאַליסטישע פּאַרטיי. 159(8), A1246-A1252. https://doi.org/10.1149/2.051208jes (2012).
וויי, ג., דזשיאַ, ק., ליו, דזש. & יאַן, ק. קאַרבאָן פֿילץ געשטיצטע קאַרבאָן נאַנאָטובעס קאַטאַליסטן קאָמפּאָזיט עלעקטראָד פֿאַר וואַנאַדיום רעדאָקס פֿלוס באַטעריע אַפּלאַקיישאַן. וויי, ג., דזשיאַ, ק., ליו, דזש. & יאַן, ק. קאַרבאָן פֿילץ געשטיצטע קאַרבאָן נאַנאָטובעס קאַטאַליסטן קאָמפּאָזיט עלעקטראָד פֿאַר וואַנאַדיום רעדאָקס פֿלוס באַטעריע אַפּלאַקיישאַן.וויי, ג., דזשיאַ, ק., ליו, דזש. און יאַנג, ק. קאָמפּאָסיט עלעקטראָד קאַטאַליסטן באַזירט אויף טשאַד נאַנאָטובעס מיט אַ טשאַד פילץ סאַבסטראַט פֿאַר נוצן אין אַ וואַנאַדיום רעדאָקס באַטאַרייע. Wei, G., Jia, C., Liu, J. & Yan, C. וויי, ג., דזשיאַ, ק., ליו, דזש. & יאַן, ק. קאַרבאָן פֿילץ-געלאָדענע קאַרבאָן נאַנאָרעובע קאַטאַליסט קאָמפּאָזיט עלעקטראָד פֿאַר וואַנאַדיום אַקסאַדיישאַן רעדוקציע פליסיק לויפן באַטעריע אַפּלאַקיישאַן.וויי, ג., דזשיאַ, ק., ליו, דזש. און יאַנג, ק. קאָמפּאָסיט עלעקטראָד פון טשאַד נאַנאָטובע קאַטאַליסט מיט טשאַד פילץ סאַבסטראַט פֿאַר אַפּלאַקיישאַן אין וואַנאַדיום רעדאָקס באַטעריעס.דזש. פּאַוער. 220, 185–192. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2012.07.081 (2012).
מון, ס., קוואן, ב.וו., טשונג, י. & קוואן, י. ווירקונג פון ביסמוט סולפֿאַט באדעקט אויף פֿאַרזויערטער CNT אויף דער פאָרשטעלונג פון וואַנאַדיום רעדאָקס פֿלוס באַטעריע. מון, ס., קוואן, ב.וו., טשונג, י. & קוואן, י. ווירקונג פון ביסמוט סולפֿאַט באדעקט אויף פֿאַרזויערטער CNT אויף דער פאָרשטעלונג פון וואַנאַדיום רעדאָקס פֿלוס באַטעריע.לבנה, ס., קוואן, בוו, טשאַנג, י. און קוואן, י. השפּעה פון ביסמוט סולפֿאַט דעפּאַזיטיד אויף אָקסידייזד סי-ען-טי'ס אויף די קעראַקטעריסטיקס פון אַ דורכפֿלוס וואַנאַדיום רעדאָקס באַטאַרייע. Moon, S., Kwon, BW, Chung, Y. & Kwon, Y. 涂在酸化CNT מון, ס., קוואן, ב.וו., טשונג, י. & קוואן, י. ווירקונג פון ביסמוט סולפֿאַט אויף CNT אַקסאַדיישאַן אויף וואַנאַדיום אַקסאַדיישאַן רעדוקציע פליסיק לויפן באַטאַרייע פאָרשטעלונג.לבנה, ס., קוואן, בוו, טשאַנג, י. און קוואן, י. השפּעה פון ביסמוט סולפֿאַט דעפּאַזיטיד אויף אָקסידייזד סי-ען-טי'ס אויף די קעראַקטעריסטיקס פון דורכפֿלוס וואַנאַדיום רעדאָקס באַטעריעס.י. עלעקטראָכעמיע. סאָציאַליסטישע פּאַרטיי. 166(12), A2602. https://doi.org/10.1149/2.1181912jes (2019).
הואַנג ר.-ה. פּט/מולטילייער קאַרבאָן נאַנאָטוב מאָדיפיצירטע אַקטיווע עלעקטראָדעס פֿאַר וואַנאַדיום רעדאָקס פלאָו באַטעריעס. דזש. עלעקטראָכעמיע. סאָציאַליסטישע פּאַרטיי. 159(10), A1579. https://doi.org/10.1149/2.003210jes (2012).
קאהן, ס. און אנדערע. וואַנאַדיום רעדאָקס פלאָו באַטעריעס נוצן עלעקטראָקאַטאַליסטן באַצירט מיט ניטראָגען-דאָפּעד קאַרבאָן נאַנאָטובעס דערייווד פון אָרגאַנאָמעטאַליק סקאַפאָולדז. דזש. עלעקטראָכעמיע. סאָציאַליסטישע פּאַרטיי. 165(7), A1388. https://doi.org/10.1149/2.0621807jes (2018).
כאן, פ. און אנדערע. גראַפֿען אָקסייד נאַנאָשיטן דינען ווי אויסגעצייכנטע עלעקטראָכעמיש אַקטיווע מאַטעריאַלן פֿאַר VO2+/ און V2+/V3+ רעדאָקס קאַפּאַלז אין וואַנאַדיום רעדאָקס פֿלוס באַטעריעס. קאַרבאָן 49(2), 693–700. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2010.10.022 (2011).
גאנזאלעז ז. און אנדערע. אויסגעצייכנטע עלעקטראָכעמישע פאָרשטעלונג פון גראַפֿין-מאָדיפֿיצירט גראַפֿיט פֿילץ פֿאַר וואַנאַדיום רעדאָקס באַטעריע אַפּלאַקיישאַנז. דזש. פּאַוער. 338, 155-162. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2016.10.069 (2017).
גאָנזאַלעז, ז., וויזיריאַנו, ס., דינעסקו, ג., בלאַנקאָ, C. & סאַנטאַמאַריאַ, ר. קאַרבאָן נאַנאָווענט דין פילמען ווי נאַנאָסטרוקטורירטע עלעקטראָד מאַטעריאַלן אין וואַנאַדיום רעדאָקס פלאָו באַטעריעס. גאָנזאַלעז, ז., וויזיריאַנו, ס., דינעסקו, ג., בלאַנקאָ, C. & סאַנטאַמאַריאַ, ר. קאַרבאָן נאַנאָווענט דין פילמען ווי נאַנאָסטרוקטורירטע עלעקטראָד מאַטעריאַלן אין וואַנאַדיום רעדאָקס פלאָו באַטעריעס.גאָנזאַלעז ז., וויזיריאַנו ס., דינעסקו ג., בלאַנקאָ ק. און סאַנטאַמאַריאַ ר. דין פילמען פון טשאַד נאַנאָווענט ווי נאַנאָסטרוקטורירטע עלעקטראָד מאַטעריאַלן אין וואַנאַדיום רעדאָקס פלאָו באַטעריעס.גאָנזאַלעז ז., וויזיריאַנו ס., דינעסקו ג., בלאַנקאָ ס. און סאַנטאַמאַריאַ ר. קאַרבאָן נאַנאָוואַנט פילמען ווי נאַנאָסטרוקטורירטע עלעקטראָד מאַטעריאַלן אין וואַנאַדיום רעדאָקס פלאָו באַטעריעס. נאַנאָ ענערגיע 1(6), 833–839. https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2012.07.003 (2012).
אָפּאַר, ד.אָ., נאַנקיאַ, ר., לי, דזש. & יונג, ה. דריי-דימענסיאָנאַלער מעסאָפּאָראָוס גראַפֿען-מאָדיפֿיצירטער קאַרבאָן פֿילץ פֿאַר הויך-פּערפאָרמאַנס וואַנאַדיום רעדאָקס פֿלוס באַטעריעס. אָפּאַר, ד.אָ., נאַנקיאַ, ר., לי, דזש. & יונג, ה. דריי-דימענסיאָנאַלער מעסאָפּאָראָוס גראַפֿען-מאָדיפֿיצירטער קאַרבאָן פֿילץ פֿאַר הויך-פּערפאָרמאַנס וואַנאַדיום רעדאָקס פֿלוס באַטעריעס.אָפּאַר ד.אָ., נאַנקיאַ ר., לי דזש., און יונג ה. דריי-דימענסיאָנאַלער גראַפֿען-מאָדיפֿיצירטער מעסאָפּאָרעזער קאַרבאָן פֿילץ פֿאַר הויך-פּערפאָרמאַנס וואַנאַדיום רעדאָקס פֿלוס באַטעריעס. Opar, DO, Nankya, R., Lee, J. & Jung, H. Opar, DO, Nankya, R., Lee, J. & Jung, H.אָפּאַר ד.אָ., נאַנקיאַ ר., לי דזש., און יונג ה. דריי-דימענסיאָנאַלער גראַפֿען-מאָדיפֿיצירטער מעסאָפּאָרעזער קאַרבאָן פֿילץ פֿאַר הויך-פּערפאָרמאַנס וואַנאַדיום רעדאָקס פֿלוס באַטעריעס.עלעקטראָכעם. אַקט 330, 135276. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2019.135276 (2020).