मिश्रित एसिड में परजीवी VO2+/VO2+ प्रतिक्रियाओं के इलेक्ट्रोकैटलिस्ट और अवरोधक के रूप में टंगस्टन ऑक्साइड/फुलरीन पर आधारित 304 केशिका ट्यूब नैनोकम्पोजिट

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स्टेनलेस स्टील 304 कुंडल ट्यूब रासायनिक संरचना

304 स्टेनलेस स्टील कॉइल ट्यूब एक प्रकार का ऑस्टेनिटिक क्रोमियम-निकल मिश्र धातु है।स्टेनलेस स्टील 304 कॉइल ट्यूब निर्माता के अनुसार, इसमें मुख्य घटक सीआर (17%-19%), और नी (8%-10.5%) है।संक्षारण के प्रति इसके प्रतिरोध को बेहतर बनाने के लिए, इसमें थोड़ी मात्रा में Mn (2%) और Si (0.75%) होते हैं।

स्टेनलेस स्टील 304 कुंडल ट्यूब यांत्रिक गुण

304 स्टेनलेस स्टील कॉइल ट्यूब के यांत्रिक गुण इस प्रकार हैं:

• तन्य शक्ति: ≥515MPa
• उपज शक्ति: ≥205MPa
• बढ़ाव: ≥30%

स्टेनलेस स्टील 304 कॉइल ट्यूब के अनुप्रयोग और उपयोग

वैनेडियम रेडॉक्स फ्लो बैटरी (वीआरएफबी) की अपेक्षाकृत उच्च लागत उनके व्यापक उपयोग को सीमित करती है।वीआरएफबी की शक्ति घनत्व और ऊर्जा दक्षता को बढ़ाने के लिए इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियाओं की गतिशीलता में सुधार किया जाना चाहिए, जिससे वीआरएफबी की केडब्ल्यूएच लागत कम हो सके।इस कार्य में, हाइड्रोथर्मली संश्लेषित हाइड्रेटेड टंगस्टन ऑक्साइड (HWO) नैनोकणों, C76 और C76/HWO को कार्बन क्लॉथ इलेक्ट्रोड पर जमा किया गया और VO2+/VO2+ रेडॉक्स प्रतिक्रिया के लिए इलेक्ट्रोकैटलिस्ट के रूप में परीक्षण किया गया।फ़ील्ड उत्सर्जन स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एफईएसईएम), ऊर्जा फैलाव एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी (ईडीएक्स), उच्च-रिज़ॉल्यूशन ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एचआर-टीईएम), एक्स-रे विवर्तन (एक्सआरडी), एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (एक्सपीएस), इन्फ्रारेड फूरियर ट्रांसफॉर्म स्पेक्ट्रोस्कोपी (एफटीआईआर) और संपर्क कोण माप।यह पाया गया है कि HWO में C76 फुलरीन मिलाने से चालकता में वृद्धि और इसकी सतह पर ऑक्सीजन युक्त कार्यात्मक समूह प्रदान करके VO2+/VO2+ रेडॉक्स प्रतिक्रिया के संबंध में इलेक्ट्रोड की गतिशीलता को बढ़ाया जा सकता है।HWO/C76 मिश्रित (50 wt% C76) अनुपचारित कार्बन कपड़े (UCC) के लिए 365 mV की तुलना में 176 mV के ΔEp के साथ VO2+/VO2+ प्रतिक्रिया के लिए सबसे उपयुक्त साबित हुआ।इसके अलावा, HWO/C76 कंपोजिट ने W-OH कार्यात्मक समूहों के कारण परजीवी क्लोरीन विकास प्रतिक्रिया में महत्वपूर्ण अवरोध दिखाया।
गहन मानवीय गतिविधि और तीव्र औद्योगिक क्रांति के कारण बिजली की अत्यधिक मांग बढ़ गई है, जो प्रति वर्ष लगभग 3% की दर से बढ़ रही है1।दशकों से, ऊर्जा के स्रोत के रूप में जीवाश्म ईंधन के व्यापक उपयोग से ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन हुआ है, जिससे ग्लोबल वार्मिंग, जल और वायु प्रदूषण हुआ है, जिससे पूरे पारिस्थितिक तंत्र को खतरा है।परिणामस्वरूप, 2050 तक स्वच्छ नवीकरणीय ऊर्जा और सौर ऊर्जा की हिस्सेदारी कुल बिजली का 75% तक पहुंचने का अनुमान है1।हालाँकि, जब नवीकरणीय ऊर्जा उत्पादन कुल बिजली उत्पादन का 20% से अधिक हो जाता है, तो ग्रिड अस्थिर हो जाता है। कुशल ऊर्जा भंडारण प्रणालियों का विकास इस संक्रमण के लिए महत्वपूर्ण है, क्योंकि उन्हें अतिरिक्त बिजली का भंडारण करना होगा और आपूर्ति और मांग को संतुलित करना होगा।
हाइब्रिड वैनेडियम रेडॉक्स फ्लो बैटरी2 जैसी सभी ऊर्जा भंडारण प्रणालियों में, सभी वैनेडियम रेडॉक्स फ्लो बैटरी (वीआरएफबी) अपने कई फायदों3 के कारण सबसे उन्नत हैं और दीर्घकालिक ऊर्जा भंडारण (~30 वर्ष) के लिए सबसे अच्छा समाधान मानी जाती हैं।नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों का उपयोग4.यह शक्ति और ऊर्जा घनत्व के पृथक्करण, तेज प्रतिक्रिया, लंबे जीवन और ली-आयन और लेड-एसिड बैटरियों के लिए $93-140/kWh और 279-420 USD/kWh की तुलना में $65/kWh की अपेक्षाकृत कम वार्षिक लागत के कारण है।/kWh बैटरी क्रमशः 4.
हालाँकि, उनके व्यापक व्यावसायीकरण में अपेक्षाकृत उच्च सिस्टम पूंजीगत लागत, मुख्य रूप से बैटरी पैक4,5 के कारण बाधा बनी हुई है।इस प्रकार, दो अर्ध-सेल प्रतिक्रियाओं की गतिशीलता को बढ़ाकर बैटरी के प्रदर्शन में सुधार करने से बैटरी का आकार कम हो सकता है और इस प्रकार लागत कम हो सकती है।इसलिए, इलेक्ट्रोड की सतह पर तेजी से इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण की आवश्यकता होती है, जो इलेक्ट्रोड के डिजाइन, संरचना और संरचना पर निर्भर करता है, जिसे सावधानीपूर्वक अनुकूलित किया जाना चाहिए।यद्यपि कार्बन-आधारित इलेक्ट्रोड में अच्छी रासायनिक और इलेक्ट्रोकेमिकल स्थिरता और अच्छी विद्युत चालकता होती है, अगर अनुपचारित छोड़ दिया जाए, तो ऑक्सीजन कार्यात्मक समूहों और हाइड्रोफिलिसिटी7,8 की अनुपस्थिति के कारण उनकी गतिशीलता धीमी हो जाएगी।इसलिए, दोनों इलेक्ट्रोडों की गतिशीलता में सुधार करने के लिए विभिन्न इलेक्ट्रोकैटलिस्टों को कार्बन इलेक्ट्रोड, विशेष रूप से कार्बन नैनोस्ट्रक्चर और धातु ऑक्साइड के साथ जोड़ा जाता है, जिससे वीआरएफबी इलेक्ट्रोड की गतिशीलता में वृद्धि होती है।
फुलरीन परिवार को छोड़कर, कई कार्बन सामग्रियों का उपयोग किया गया है, जैसे कार्बन पेपर9, कार्बन नैनोट्यूब10,11,12,13, ग्राफीन-आधारित नैनोस्ट्रक्चर14,15,16,17, कार्बन नैनोफाइबर18 और अन्य19,20,21,22,23 .C76 पर हमारे पिछले अध्ययन में, हमने पहली बार VO2+/VO2+ के प्रति इस फुलरीन की उत्कृष्ट इलेक्ट्रोकैटलिटिक गतिविधि की सूचना दी, गर्मी-उपचारित और अनुपचारित कार्बन कपड़े की तुलना में, चार्ज ट्रांसफर प्रतिरोध 99.5% और 97%24 कम हो गया था।C76 की तुलना में VO2+/VO2+ प्रतिक्रिया के लिए कार्बन सामग्री का उत्प्रेरक प्रदर्शन तालिका S1 में दिखाया गया है।दूसरी ओर, कई धातु ऑक्साइड जैसे CeO225, ZrO226, MoO327, NiO28, SnO229, Cr2O330 और WO331, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38 का उपयोग उनकी बढ़ती अस्थिरता और उच्च ऑक्सीजन सामग्री के कारण किया जाता है।समूह.तालिका S2 VO2+/VO2+ प्रतिक्रिया में इन धातु ऑक्साइड के उत्प्रेरक प्रदर्शन को दर्शाती है।WO3 का उपयोग इसकी कम लागत, अम्लीय मीडिया में उच्च स्थिरता और उच्च उत्प्रेरक गतिविधि31,32,33,34,35,36,37,38 के कारण महत्वपूर्ण संख्या में कार्यों में किया गया है।हालाँकि, WO3 ने कैथोड कैनेटीक्स में थोड़ा सुधार दिखाया।WO3 की चालकता में सुधार करने के लिए, सकारात्मक इलेक्ट्रोड गतिविधि पर कम टंगस्टन ऑक्साइड (W18O49) का उपयोग करने के प्रभाव का परीक्षण किया गया।हाइड्रेटेड टंगस्टन ऑक्साइड (HWO) का परीक्षण कभी भी VRFB अनुप्रयोगों में नहीं किया गया है, हालांकि इसने निर्जल WOx39,40 की तुलना में तेज धनायन प्रसार के कारण सुपरकैपेसिटर अनुप्रयोगों में उच्च गतिविधि दिखाई है।तीसरी पीढ़ी की ऑल-वैनेडियम रेडॉक्स फ्लो बैटरी बैटरी के प्रदर्शन को बेहतर बनाने और इलेक्ट्रोलाइट में वैनेडियम आयनों की घुलनशीलता और स्थिरता में सुधार करने के लिए एचसीएल और एच2एसओ4 से बने मिश्रित एसिड इलेक्ट्रोलाइट का उपयोग करती है।हालाँकि, परजीवी क्लोरीन विकास प्रतिक्रिया तीसरी पीढ़ी के नुकसानों में से एक बन गई है, इसलिए क्लोरीन मूल्यांकन प्रतिक्रिया को दबाने के तरीके खोजना कई शोध समूहों का कार्य बन गया है।
यहां, परजीवी क्लोरीन जमाव को दबाते हुए कंपोजिट की विद्युत चालकता और इलेक्ट्रोड सतह पर रेडॉक्स प्रतिक्रिया कैनेटीक्स के बीच संतुलन खोजने के लिए कार्बन क्लॉथ इलेक्ट्रोड पर जमा HWO/C76 कंपोजिट पर VO2+/VO2+ प्रतिक्रिया परीक्षण किए गए थे।प्रतिक्रिया (केवीआर)।हाइड्रेटेड टंगस्टन ऑक्साइड (HWO) नैनोकणों को एक सरल हाइड्रोथर्मल विधि द्वारा संश्लेषित किया गया था।सुविधा के लिए तीसरी पीढ़ी के वीआरएफबी (जी3) का अनुकरण करने और परजीवी क्लोरीन विकास प्रतिक्रिया42 पर एचडब्ल्यूओ के प्रभाव की जांच करने के लिए मिश्रित एसिड इलेक्ट्रोलाइट (एच2एसओ4/एचसीएल) में प्रयोग किए गए।
वैनेडियम (IV) सल्फेट ऑक्साइड हाइड्रेट (VOSO4, 99.9%, अल्फा-एसर), सल्फ्यूरिक एसिड (H2SO4), हाइड्रोक्लोरिक एसिड (HCl), डाइमिथाइलफॉर्मामाइड (DMF, सिग्मा-एल्ड्रिच), पॉलीविनाइलिडीन फ्लोराइड (PVDF, सिग्मा-एल्ड्रिच), सोडियम इस अध्ययन में टंगस्टन ऑक्साइड डाइहाइड्रेट (Na2WO4, 99%, सिग्मा-एल्ड्रिच) और हाइड्रोफिलिक कार्बन क्लॉथ ELAT (ईंधन सेल स्टोर) का उपयोग किया गया था।
हाइड्रेटेड टंगस्टन ऑक्साइड (HWO) एक हाइड्रोथर्मल प्रतिक्रिया द्वारा तैयार किया गया था जिसमें Na2WO4 नमक के 2 ग्राम को 12 मिलीलीटर HO में तब तक घोला गया जब तक कि एक रंगहीन घोल प्राप्त नहीं हो गया, और फिर हल्के पीले रंग का घोल बनने तक 2 M HCl के 12 मिलीलीटर को बूंद-बूंद करके मिलाया गया। प्राप्त हुई थी।निलंबन।हाइड्रोथर्मल प्रतिक्रिया टेफ्लॉन लेपित स्टेनलेस स्टील आटोक्लेव में 180 डिग्री सेल्सियस पर 3 घंटे के लिए ओवन में की गई थी।अवशेषों को निस्पंदन द्वारा एकत्र किया गया, इथेनॉल और पानी से 3 बार धोया गया, ~ 3 घंटे के लिए 70 डिग्री सेल्सियस पर ओवन में सुखाया गया, और फिर एक नीला-ग्रे एचडब्ल्यूओ पाउडर प्राप्त करने के लिए जमीन पर रखा गया।
प्राप्त (अनुपचारित) कार्बन क्लॉथ इलेक्ट्रोड (सीसीटी) का उपयोग उसी रूप में किया गया था जिस रूप में उन्हें प्राप्त किया गया था या हवा में 15 डिग्री सेल्सियस/मिनट की हीटिंग दर पर 10 घंटे के लिए 450 डिग्री सेल्सियस पर एक ट्यूब भट्ठी में गर्मी उपचार के अधीन किया गया था। उपचारित यूसीसी (टीसीसी) प्राप्त करें, पिछले कार्य के समान 24। यूसीसी और टीसीसी को लगभग 1.5 सेमी चौड़े और 7 सेमी लंबे इलेक्ट्रोड में काटा गया था।C76, HWO, HWO-10% C76, HWO-30% C76 और HWO-50% C76 का सस्पेंशन ~1 मिलीलीटर में 20 मिलीग्राम सक्रिय सामग्री पाउडर और 10 wt% (~2.22 मिलीग्राम) PVDF बाइंडर मिलाकर तैयार किया गया था। एकरूपता में सुधार के लिए डीएमएफ ने 1 घंटे तक तैयारी की और निगरानी की।फिर 2 मिलीग्राम C76, HWO और HWO-C76 कंपोजिट को UCC सक्रिय इलेक्ट्रोड क्षेत्र के लगभग 1.5 सेमी2 पर लागू किया गया।सभी उत्प्रेरक यूसीसी इलेक्ट्रोड पर लोड किए गए थे और टीसीसी का उपयोग केवल तुलनात्मक उद्देश्यों के लिए किया गया था, क्योंकि हमारे पिछले काम से पता चला है कि गर्मी उपचार की आवश्यकता नहीं है 24।अधिक एकरूपता के लिए सस्पेंशन (लोड 2 मिलीग्राम) के 100 μl को ब्रश करके इंप्रेशन सेटलमेंट हासिल किया गया था।फिर सभी इलेक्ट्रोडों को रात भर 60°C पर ओवन में सुखाया गया।सटीक स्टॉक लोडिंग सुनिश्चित करने के लिए इलेक्ट्रोड को पहले और बाद में मापा जाता है।एक निश्चित ज्यामितीय क्षेत्र (~1.5 सेमी2) रखने और केशिका प्रभाव के कारण वैनेडियम इलेक्ट्रोलाइट को इलेक्ट्रोड तक बढ़ने से रोकने के लिए, सक्रिय सामग्री पर पैराफिन की एक पतली परत लगाई गई थी।
एचडब्ल्यूओ सतह आकृति विज्ञान का निरीक्षण करने के लिए एक क्षेत्र उत्सर्जन स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (एफईएसईएम, ज़ीस एसईएम अल्ट्रा 60.5 केवी) का उपयोग किया गया था।Feii8SEM (EDX, Zeiss AG) से सुसज्जित ऊर्जा फैलाने वाली एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग UCC इलेक्ट्रोड पर HWO-50%C76 तत्वों को मैप करने के लिए किया गया था।200 केवी के त्वरित वोल्टेज पर काम करने वाले एक उच्च रिज़ॉल्यूशन ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (एचआर-टीईएम, जोएल जेईएम-2100) का उपयोग एचडब्ल्यूओ कणों की उच्च रिज़ॉल्यूशन छवियों और विवर्तन रिंगों को प्राप्त करने के लिए किया गया था।रिंगजीयूआई फ़ंक्शन का उपयोग करके एचडब्ल्यूओ विवर्तन रिंगों का विश्लेषण करने और एक्सआरडी मॉडल के साथ परिणामों की तुलना करने के लिए क्रिस्टलोग्राफिक टूल बॉक्स (क्राइसटीबॉक्स) सॉफ़्टवेयर का उपयोग करें।यूसीसी और टीसीसी की संरचना और रेखांकन एक्स-रे विवर्तन (एक्सआरडी) द्वारा 2.4 डिग्री/मिनट की स्कैन दर पर 5 डिग्री से 70 डिग्री तक क्यू केα (λ = 1.54060 Å) के साथ एक पैनालिटिकल एक्स-रे डिफ्रेक्टोमीटर का उपयोग करके निर्धारित किया गया था।(मॉडल 3600)।XRD HWO की क्रिस्टल संरचना और चरणों को दर्शाता है।PANalytical X'Pert हाईस्कोर सॉफ़्टवेयर का उपयोग HWO चोटियों को डेटाबेस45 में उपलब्ध टंगस्टन ऑक्साइड मानचित्रों से मिलाने के लिए किया गया था।HWO परिणामों की तुलना TEM परिणामों से करें।HWO नमूनों की रासायनिक संरचना और स्थिति एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (XPS, ESCALAB 250Xi, थर्मोसाइंटिफिक) द्वारा निर्धारित की गई थी।CASA-XPS सॉफ़्टवेयर (v 2.3.15) का उपयोग चरम डिकोनवोल्यूशन और डेटा विश्लेषण के लिए किया गया था।एचडब्ल्यूओ और एचडब्ल्यूओ-50%सी76 के सतह कार्यात्मक समूहों को निर्धारित करने के लिए फूरियर ट्रांसफॉर्म इंफ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी (एफटीआईआर, पर्किन एल्मर क्लास केबीआर एफटीआईआर स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग करके) माप किए गए थे।परिणामों की तुलना एक्सपीएस परिणामों से करें।इलेक्ट्रोड की वेटेबिलिटी को चिह्नित करने के लिए संपर्क कोण माप (KRUSS DSA25) का भी उपयोग किया गया था।
सभी इलेक्ट्रोकेमिकल मापों के लिए, एक बायोलॉजिक एसपी 300 वर्कस्टेशन का उपयोग किया गया था।VO2+/VO2+ रेडॉक्स प्रतिक्रिया के इलेक्ट्रोड कैनेटीक्स और प्रतिक्रिया दर पर अभिकर्मक प्रसार (VOSO4 (VO2+)) के प्रभाव का अध्ययन करने के लिए चक्रीय वोल्टामेट्री (CV) और इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिबाधा स्पेक्ट्रोस्कोपी (EIS) का उपयोग किया गया था।दोनों प्रौद्योगिकियाँ 0.1 M VOSO4 (V4+) की इलेक्ट्रोलाइट सांद्रता के साथ 1 M H2SO4 + 1 M HCl (मिश्रित एसिड) में घुले तीन-इलेक्ट्रोड सेल का उपयोग करती हैं।प्रस्तुत सभी इलेक्ट्रोकेमिकल डेटा आईआर सही हैं।एक संतृप्त कैलोमेल इलेक्ट्रोड (एससीई) और एक प्लैटिनम (पीटी) कॉइल का उपयोग क्रमशः संदर्भ और काउंटर इलेक्ट्रोड के रूप में किया गया था।सीवी के लिए, वीओ2+/वीओ2+ के लिए एससीई की तुलना में संभावित विंडो (0-1) वी पर 5, 20 और 50 एमवी/एस की स्कैन दरें (ν) लागू की गईं, फिर प्लॉट करने के लिए एसएचई स्केल पर सही किया गया (वीएससीई = 0.242) वी एचएसई के सापेक्ष)।इलेक्ट्रोड गतिविधि की अवधारण की जांच करने के लिए, UCC, TCC, UCC-C76, UCC-HWO और UCC-HWO-50% C76 पर 5 mV/s के बराबर ν पर एक CV रीसायकल किया गया था।VO2+/VO2+ रेडॉक्स प्रतिक्रिया के लिए EIS माप के लिए, 0.01-105 Hz की आवृत्ति रेंज और 10 mV की ओपन सर्किट वोल्टेज (OCV) गड़बड़ी का उपयोग किया गया था।परिणामों की एकरूपता सुनिश्चित करने के लिए प्रत्येक प्रयोग को 2-3 बार दोहराया गया।विषमांगी दर स्थिरांक (k0) निकोलसन विधि46,47 द्वारा प्राप्त किए गए थे।
हाइड्रेटेड टंगस्टन ऑक्साइड (एचवीओ) को हाइड्रोथर्मल विधि द्वारा सफलतापूर्वक संश्लेषित किया गया है।अंजीर में SEM छवि।1ए से पता चलता है कि जमा किए गए एचडब्ल्यूओ में 25-50 एनएम की सीमा में कण आकार वाले नैनोकणों के समूह होते हैं।
एचडब्ल्यूओ का एक्स-रे विवर्तन पैटर्न क्रमशः ~23.5° और ~47.5° पर शिखर (001) और (002) दिखाता है, जो नॉनस्टोइकोमेट्रिक WO2.63 (W32O84) की विशेषता है (पीडीएफ 077-0810, ए = 21.4 Å, b = 17.8 Å, c = 3.8 Å, α = β = γ = 90°), जो इसके स्पष्ट नीले रंग से मेल खाता है (चित्र 1बी)48,49।अन्य चोटियाँ लगभग 20.5°, 27.1°, 28.1°, 30.8°, 35.7°, 36.7° और 52.7° पर हैं (140), (620), (350), (720), (740), (560)।और (970) विवर्तन तल, क्रमशः 49 ऑर्थोरोम्बिक WO2.63।सोंगारा एट अल.43 ने सफेद उत्पाद प्राप्त करने के लिए उसी सिंथेटिक विधि का उपयोग किया, जिसका श्रेय WO3(H2O)0.333 की उपस्थिति को दिया गया।हालाँकि, इस कार्य में, विभिन्न स्थितियों के कारण, एक नीला-ग्रे उत्पाद प्राप्त हुआ, जो Å में WO3(H2O)0.333 (पीडीएफ 087-1203, a = 7.3 Å, b = 12.5 Å, c = 7.7) के सह-अस्तित्व को दर्शाता है। , α = β = γ = 90°) और टंगस्टन ऑक्साइड का घटा हुआ रूप।X'Pert हाईस्कोर सॉफ़्टवेयर के साथ अर्धमात्रात्मक विश्लेषण ने 26% WO3(H2O)0.333: 74% W32O84 दिखाया।चूँकि W32O84 में W6+ और W4+ (1.67:1 W6+:W4+) शामिल हैं, W6+ और W4+ की अनुमानित सामग्री क्रमशः 72% W6+ और 28% W4+ है।SEM छवियां, नाभिक स्तर पर 1-सेकंड XPS स्पेक्ट्रा, TEM छवियां, FTIR स्पेक्ट्रा और C76 कणों के रमन स्पेक्ट्रा हमारे पिछले पेपर 24 में प्रस्तुत किए गए थे।कावाडा एट अल.50,51 के अनुसार, सी76 का एक्स-रे विवर्तन पैटर्न टोल्यूनि को हटाने के बाद एफसीसी की मोनोक्लिनिक संरचना को दर्शाता है।
अंजीर में SEM छवियाँ।2ए और बी यूसीसी इलेक्ट्रोड के कार्बन फाइबर पर और उनके बीच एचडब्ल्यूओ और एचडब्ल्यूओ-50%सी76 के सफल जमाव को दर्शाते हैं।चित्र 2c में SEM छवि में टंगस्टन, कार्बन और ऑक्सीजन का मौलिक मानचित्रण चित्र में दिखाया गया है।2d-f दर्शाता है कि टंगस्टन और कार्बन इलेक्ट्रोड सतह पर समान रूप से मिश्रित होते हैं (समान वितरण दिखाते हैं) और समग्र समान रूप से जमा नहीं होता है।अवक्षेपण विधि की प्रकृति के कारण।
जमा किए गए HWO कणों (ए) और HWO-C76 कणों (बी) की SEM छवियां।छवि (सी) में क्षेत्र का उपयोग करके यूसीसी में एचडब्ल्यूओ-सी76 पर अपलोड की गई ईडीएक्स मैपिंग नमूने में टंगस्टन (डी), कार्बन (ई), और ऑक्सीजन (एफ) के वितरण को दर्शाती है।
एचआर-टीईएम का उपयोग उच्च आवर्धन इमेजिंग और क्रिस्टलोग्राफिक जानकारी (चित्रा 3) के लिए किया गया था।एचडब्ल्यूओ नैनोक्यूब आकृति विज्ञान को प्रदर्शित करता है जैसा कि चित्र 3ए में दिखाया गया है और चित्र 3बी में अधिक स्पष्ट रूप से दिखाया गया है।किसी चयनित क्षेत्र के विवर्तन के लिए नैनोक्यूब को बड़ा करके, ब्रैग के नियम को संतुष्ट करने वाली झंझरी संरचना और विवर्तन विमानों को चित्र 3सी में दिखाए अनुसार देखा जा सकता है, जो सामग्री की क्रिस्टलीयता की पुष्टि करता है।चित्र 3सी के इनसेट में क्रमशः WO3(H2O)0.333 और W32O84, 43, 44, 49 चरणों में (022) और (620) विवर्तन विमानों के अनुरूप दूरी d 3.3 Å दिखाई गई है।यह उपरोक्त एक्सआरडी विश्लेषण (छवि 1 बी) के अनुरूप है क्योंकि देखी गई झंझरी विमान दूरी डी (छवि 3 सी) एचडब्ल्यूओ नमूने में सबसे मजबूत एक्सआरडी शिखर से मेल खाती है।नमूना छल्ले भी अंजीर में दिखाए गए हैं।3डी, जहां प्रत्येक वलय एक अलग तल से मेल खाता है।WO3(H2O)0.333 और W32O84 तल क्रमशः सफेद और नीले रंग के हैं, और उनके संबंधित XRD शिखर भी चित्र 1बी में दिखाए गए हैं।रिंग पैटर्न में दिखाई गई पहली रिंग (022) या (620) विवर्तन तल के एक्स-रे पैटर्न में पहली चिह्नित चोटी से मेल खाती है।(022) से (402) रिंगों तक, 3.30, 3.17, 2.38, 1.93, और 1.69 Å की डी-दूरियां पाई गईं, जो 3.30, 3.17, 2 .45, 1.93 और 1.66 के एक्सआरडी मूल्यों के अनुरूप हैं।Å, 44, 45, क्रमशः।
(ए) एचडब्ल्यूओ की एचआर-टीईएम छवि, (बी) एक बढ़ी हुई छवि दिखाती है।झंझरी विमानों की छवियाँ (सी) में दिखाई गई हैं, और इनसेट (सी) विमानों की एक बढ़ी हुई छवि और (002) और (620) विमानों के अनुरूप अंतराल डी 0.33 एनएम दिखाता है।(डी) एचडब्ल्यूओ रिंग पैटर्न जो WO3(H2O)0.333 (सफ़ेद) और W32O84 (नीला) चरणों से जुड़े विमानों को दर्शाता है।
टंगस्टन की सतह रसायन विज्ञान और ऑक्सीकरण अवस्था (आंकड़े S1 और 4) निर्धारित करने के लिए XPS विश्लेषण किया गया था।संश्लेषित HWO के वाइड-रेंज XPS स्कैन का स्पेक्ट्रम चित्र में दिखाया गया है।S1, टंगस्टन की उपस्थिति का संकेत देता है।मुख्य W 4f और O 1s स्तरों के XPS नैरो-स्कैन स्पेक्ट्रा को अंजीर में दिखाया गया है।क्रमशः 4ए और बी।W 4f स्पेक्ट्रम को ऑक्सीकरण अवस्था W की बाइंडिंग ऊर्जा के अनुरूप दो स्पिन-ऑर्बिट डबल में विभाजित किया गया है। 37.8 और 35.6 eV की बाइंडिंग ऊर्जा पर शिखर W 4f5/2 और W 4f7/2 W6+ से संबंधित हैं, और शिखर W 36.6 और 34.9 eV पर 4f5/2 और W 4f7/2 क्रमशः W4+ स्थिति की विशेषता हैं।ऑक्सीकरण अवस्था (W4+) की उपस्थिति गैर-स्टोइकोमेट्रिक WO2.63 के गठन की पुष्टि करती है, जबकि W6+ की उपस्थिति WO3(H2O)0.333 के कारण स्टोइकोमेट्रिक WO3 को इंगित करती है।फिट किए गए डेटा से पता चला कि W6+ और W4+ का परमाणु प्रतिशत क्रमशः 85% और 15% था, जो कि दोनों प्रौद्योगिकियों के बीच अंतर को देखते हुए, XRD डेटा से अनुमानित मूल्यों के अपेक्षाकृत करीब था।दोनों विधियाँ कम सटीकता के साथ मात्रात्मक जानकारी प्रदान करती हैं, विशेषकर एक्सआरडी।इसके अलावा, दो विधियां सामग्री के विभिन्न हिस्सों का विश्लेषण करती हैं क्योंकि एक्सआरडी एक थोक विधि है जबकि एक्सपीएस एक सतह विधि है जो केवल कुछ नैनोमीटर तक पहुंचती है।O 1s स्पेक्ट्रम 533 (22.2%) और 530.4 eV (77.8%) पर दो शिखरों में विभाजित होता है।पहला OH से मेल खाता है, और दूसरा WO में जाली में ऑक्सीजन बांड से मेल खाता है।OH कार्यात्मक समूहों की उपस्थिति HWO के जलयोजन गुणों के अनुरूप है।
हाइड्रेटेड एचडब्ल्यूओ संरचना में कार्यात्मक समूहों और समन्वित पानी के अणुओं की उपस्थिति की जांच करने के लिए इन दो नमूनों पर एक एफटीआईआर विश्लेषण भी किया गया था।परिणाम बताते हैं कि HWO-50% C76 नमूना और FT-IR HWO परिणाम HWO की उपस्थिति के कारण समान दिखते हैं, लेकिन विश्लेषण की तैयारी के दौरान उपयोग किए गए नमूने की विभिन्न मात्रा के कारण चोटियों की तीव्रता भिन्न होती है (चित्र 5a) ).HWO-50% C76 टंगस्टन ऑक्साइड शिखर को छोड़कर सभी फुलरीन 24 शिखर दिखाए गए हैं।चित्र में विस्तृत.5ए से पता चलता है कि दोनों नमूने ~710/सेमी पर एक बहुत मजबूत ब्रॉड बैंड प्रदर्शित करते हैं, जिसका श्रेय एचडब्ल्यूओ जाली संरचना में ओडब्ल्यूओ खिंचाव कंपन को दिया जाता है, और ~840/सेमी पर एक मजबूत कंधा, डब्ल्यूओ को जिम्मेदार ठहराया जाता है।~1610/सेमी पर तीव्र बैंड ओएच के झुकने वाले कंपन से संबंधित है, और ~3400/सेमी पर व्यापक अवशोषण बैंड हाइड्रॉक्सिल समूह43 में ओएच के खिंचाव कंपन से संबंधित है।ये परिणाम चित्र 4 बी में एक्सपीएस स्पेक्ट्रम के अनुरूप हैं, जहां डब्ल्यूओ कार्यात्मक समूह वीओ2+/वीओ2+ प्रतिक्रिया के लिए सक्रिय साइट प्रदान कर सकता है।
एचडब्ल्यूओ और एचडब्ल्यूओ-50% सी76 (ए) का एफटीआईआर विश्लेषण कार्यात्मक समूह और संपर्क कोण माप (बी, सी) दिखा रहा है।
OH समूह VO2+/VO2+ प्रतिक्रिया को भी उत्प्रेरित कर सकता है, जिससे इलेक्ट्रोड की हाइड्रोफिलिसिटी बढ़ जाती है, जिससे प्रसार और इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण दर को बढ़ावा मिलता है।जैसा कि चित्र में दिखाया गया है, HWO-50% C76 नमूना एक अतिरिक्त C76 शिखर दिखाता है।~2905, 2375, 1705, 1607, और 1445 सेमी3 की चोटियों को क्रमशः सीएच, ओ=सी=ओ, सी=ओ, सी=सी, और सीओ खिंचाव कंपन को सौंपा जा सकता है।यह सर्वविदित है कि ऑक्सीजन कार्यात्मक समूह C=O और CO वैनेडियम की रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं के लिए सक्रिय केंद्र के रूप में काम कर सकते हैं।दो इलेक्ट्रोडों की वेटेबिलिटी का परीक्षण और तुलना करने के लिए, संपर्क कोण माप का उपयोग किया गया था जैसा कि चित्र 5 बी, सी में दिखाया गया है।एचडब्ल्यूओ इलेक्ट्रोड पानी की बूंदों को तुरंत अवशोषित कर लेता है, जो उपलब्ध ओएच कार्यात्मक समूहों के कारण सुपरहाइड्रोफिलिसिटी का संकेत देता है।HWO-50% C76 अधिक हाइड्रोफोबिक है, 10 सेकंड के बाद लगभग 135° के संपर्क कोण के साथ।हालाँकि, इलेक्ट्रोकेमिकल माप में, HWO-50%C76 इलेक्ट्रोड एक मिनट से भी कम समय में पूरी तरह से गीला हो गया था।वेटेबिलिटी माप एक्सपीएस और एफटीआईआर परिणामों के अनुरूप हैं, जो सुझाव देते हैं कि एचडब्ल्यूओ सतह पर अधिक ओएच समूह इसे अपेक्षाकृत अधिक हाइड्रोफिलिक बनाते हैं।
HWO और HWO-C76 नैनोकम्पोजिट की VO2+/VO2+ प्रतिक्रियाओं का परीक्षण किया गया और यह उम्मीद की गई कि HWO मिश्रित एसिड में VO2+/VO2+ प्रतिक्रियाओं के दौरान होने वाली क्लोरीन गैस के विकास को दबा देगा, जबकि C76 वांछित VO2+/ VO2+ को और उत्प्रेरित करेगा।10%, 30% और 50% C76 वाले HWO सस्पेंशन को लगभग 2 mg/cm2 के कुल भार के साथ UCC इलेक्ट्रोड पर लागू किया गया था।
जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।6, मिश्रित अम्लीय इलेक्ट्रोलाइट्स में सीवी का उपयोग करके इलेक्ट्रोड सतह पर VO2+/VO2+ प्रतिक्रिया की गतिशीलता की जांच की गई।ΔEp और Ipa/Ipc की तुलना को सुविधाजनक बनाने के लिए धाराओं को I/Ipa के रूप में दिखाया गया है।विभिन्न उत्प्रेरक सीधे चित्र से प्राप्त होते हैं।वर्तमान क्षेत्र इकाई डेटा चित्र 2एस में दिखाया गया है।अंजीर पर.चित्र 6a से पता चलता है कि HWO इलेक्ट्रोड सतह पर VO2+/VO2+ रेडॉक्स प्रतिक्रिया की इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण दर को थोड़ा बढ़ा देता है और परजीवी क्लोरीन विकास की प्रतिक्रिया को दबा देता है।हालाँकि, C76 इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण दर को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाता है और क्लोरीन विकास प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करता है।इसलिए, HWO और C76 की सही संरचना वाले कॉम्प्लेक्स में सबसे अच्छी गतिविधि और क्लोरीन प्रतिक्रिया को रोकने की उच्चतम क्षमता होनी चाहिए।यह पाया गया कि C76 सामग्री बढ़ाने के बाद, इलेक्ट्रोड की इलेक्ट्रोकेमिकल गतिविधि में सुधार हुआ, जैसा कि ΔEp में कमी और Ipa/Ipc अनुपात (तालिका S3) में वृद्धि से प्रमाणित है।इसकी पुष्टि चित्र 6डी (तालिका एस3) में नाइक्विस्ट प्लॉट से निकाले गए आरसीटी मूल्यों से भी हुई, जहां यह पाया गया कि सी76 की बढ़ती सामग्री के साथ आरसीटी मान कम हो गए।ये परिणाम ली के अध्ययन के अनुरूप भी हैं जिसमें मेसोपोरस WO3 में मेसोपोरस कार्बन जोड़ने से VO2+/VO2+35 पर चार्ज ट्रांसफर कैनेटीक्स में सुधार हुआ।इससे पता चलता है कि एक सकारात्मक प्रतिक्रिया इलेक्ट्रोड की चालकता (सी=सी बांड)18,24,35,36,37 पर अधिक निर्भर हो सकती है।[VO(H2O)5]2+ और [VO2(H2O)4]+ के बीच समन्वय ज्यामिति में परिवर्तन के कारण, C76 ऊतक ऊर्जा को कम करके प्रतिक्रिया ओवरस्ट्रेन को भी कम कर सकता है।हालाँकि, HWO इलेक्ट्रोड के साथ यह संभव नहीं हो सकता है।
(ए) 0.1 एम वीओएसओ4/1 एम एच2एसओ4 + 1 एम एचसीएल इलेक्ट्रोलाइट (ν = 5 एमवी/एस पर) में वीओ2+/वीओ2+ प्रतिक्रियाओं में विभिन्न एचडब्ल्यूओ:सी76 अनुपात के साथ यूसीसी और एचडब्ल्यूओ-सी76 कंपोजिट का चक्रीय वोल्टामेट्रिक व्यवहार।(बी) रैंडल्स-सेवचिक और (सी) निकोलसन की VO2+/VO2+ विधि प्रसार दक्षता का अनुमान लगाने और k0 मान प्राप्त करने के लिए (डी)।
HWO-50% C76 न केवल VO2+/VO2+ प्रतिक्रिया के लिए C76 के समान लगभग समान इलेक्ट्रोकैटलिटिक गतिविधि प्रदर्शित कर रहा था, बल्कि, अधिक दिलचस्प बात यह है कि इसने C76 की तुलना में क्लोरीन गैस के विकास को भी दबा दिया, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।6ए, अंजीर में छोटा अर्धवृत्त दिखाने के अलावा।6 ग्राम (निचला आरसीटी)।C76 ने HWO-50% C76 (तालिका S3) की तुलना में अधिक स्पष्ट Ipa/Ipc दिखाया, जो बेहतर प्रतिक्रिया प्रतिवर्तीता के कारण नहीं, बल्कि SHE की तुलना में 1.2 V पर क्लोरीन कटौती शिखर के साथ ओवरलैप के कारण था।HWO-50% C76 के सर्वश्रेष्ठ प्रदर्शन का श्रेय नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए अत्यधिक प्रवाहकीय C76 और HWO पर W-OH की उच्च वेटेबिलिटी और उत्प्रेरक कार्यक्षमताओं के बीच तालमेल को दिया जाता है।जबकि कम क्लोरीन उत्सर्जन से पूर्ण सेल की चार्जिंग दक्षता में सुधार होगा, बेहतर कैनेटीक्स से पूर्ण सेल वोल्टेज की दक्षता में वृद्धि होगी।
समीकरण S1 के अनुसार, प्रसार द्वारा नियंत्रित अर्ध-प्रतिवर्ती (अपेक्षाकृत धीमी इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण) प्रतिक्रिया के लिए, शिखर धारा (आईपी) इलेक्ट्रॉनों की संख्या (एन), इलेक्ट्रोड क्षेत्र (ए), प्रसार गुणांक (डी), संख्या पर निर्भर करती है। इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण गुणांक (α) और स्कैनिंग गति (ν)।परीक्षण की गई सामग्रियों के प्रसार नियंत्रित व्यवहार का अध्ययन करने के लिए, आईपी और ν1/2 के बीच संबंध को चित्रित किया गया था और चित्र 6 बी में दिखाया गया था।चूँकि सभी सामग्रियाँ एक रैखिक संबंध दर्शाती हैं, इसलिए प्रतिक्रिया प्रसार द्वारा नियंत्रित होती है।चूँकि VO2+/VO2+ प्रतिक्रिया अर्ध-प्रतिवर्ती है, रेखा का ढलान प्रसार गुणांक और α (समीकरण S1) के मान पर निर्भर करता है।निरंतर प्रसार गुणांक (≈ 4 × 10–6 सेमी2/सेकेंड)52 के कारण, लाइन ढलान में अंतर सीधे α के विभिन्न मूल्यों को इंगित करता है और इसलिए C76 और HWO -50 के साथ इलेक्ट्रोड सतह पर इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण की विभिन्न दरें इंगित करता है। % C76, सबसे तीव्र ढलानों (उच्चतम इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण दर) को प्रदर्शित करता है।
तालिका S3 (चित्र 6d) में दिखाए गए परिकलित निम्न-आवृत्ति वारबर्ग ढलान (W) में सभी सामग्रियों के लिए 1 के करीब मान हैं, जो रेडॉक्स कणों के सही प्रसार को दर्शाता है और CV के लिए IP बनाम ν1/2 के रैखिक व्यवहार की पुष्टि करता है।माप.HWO-50% C76 के लिए, वारबर्ग ढलान एकता से 1.32 तक विचलित हो जाता है, जो न केवल अभिकारकों के अर्ध-अनंत प्रसार (VO2+) से योगदान का सुझाव देता है, बल्कि इलेक्ट्रोड सरंध्रता के कारण प्रसार व्यवहार में संभवतः पतली परत व्यवहार का भी सुझाव देता है।
VO2+/VO2+ रेडॉक्स प्रतिक्रिया की उत्क्रमणीयता (इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण दर) का और अधिक विश्लेषण करने के लिए, मानक दर स्थिरांक k041.42 निर्धारित करने के लिए निकोलसन अर्ध-प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया विधि का भी उपयोग किया गया था।यह S2 समीकरण का उपयोग करके ν−1/2 के एक फ़ंक्शन के रूप में ΔEp के एक फ़ंक्शन के रूप में आयाम रहित गतिज पैरामीटर Ψ को प्लॉट करके किया जाता है।तालिका S4 प्रत्येक इलेक्ट्रोड सामग्री के लिए परिणामी Ψ मान दिखाती है।प्रत्येक प्लॉट के ढलान के लिए समीकरण S3 का उपयोग करके k0 × 104 सेमी/सेकेंड (प्रत्येक पंक्ति के आगे लिखा और तालिका S4 में प्रस्तुत) प्राप्त करने के लिए परिणाम (चित्र 6c) प्लॉट करें।HWO-50% C76 में उच्चतम ढलान पाया गया (चित्र 6c) और इसलिए उच्चतम k0 मान 2.47 × 10–4 सेमी/सेकेंड है।इसका मतलब यह है कि यह इलेक्ट्रोड चित्र 6 ए और डी और तालिका एस 3 में सीवी और ईआईएस परिणामों के अनुरूप सबसे तेज़ कैनेटीक्स प्रदान करता है।इसके अलावा, k0 मान भी RCT मानों (तालिका S3) का उपयोग करके समीकरण S4 के Nyquist प्लॉट्स (चित्र 6d) से प्राप्त किए गए थे।EIS के इन k0 परिणामों को तालिका S4 में संक्षेपित किया गया है और यह भी दिखाया गया है कि HWO-50% C76 सहक्रियात्मक प्रभाव के कारण उच्चतम इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण दर प्रदर्शित करता है।भले ही प्रत्येक विधि की अलग-अलग उत्पत्ति के कारण k0 का मान भिन्न होता है, फिर भी यह परिमाण का समान क्रम दिखाता है और स्थिरता दिखाता है।
प्राप्त की जा सकने वाली उत्कृष्ट गतिकी को पूरी तरह से समझने के लिए, इष्टतम इलेक्ट्रोड सामग्री की तुलना अनइंसुलेटेड यूसीसी और टीसीसी इलेक्ट्रोड से करना महत्वपूर्ण है।VO2+/VO2+ प्रतिक्रिया के लिए, HWO-C76 ने न केवल सबसे कम ΔEp और बेहतर उत्क्रमणीयता दिखाई, बल्कि TCC की तुलना में परजीवी क्लोरीन विकास प्रतिक्रिया को भी काफी हद तक दबा दिया, जैसा कि OHA (छवि) की तुलना में 1.45 V पर एक महत्वपूर्ण वर्तमान गिरावट से संकेत मिलता है। 7ए).स्थिरता के संदर्भ में, हमने मान लिया कि HWO-50% C76 शारीरिक रूप से स्थिर है क्योंकि उत्प्रेरक को PVDF बाइंडर के साथ मिलाया गया था और फिर कार्बन क्लॉथ इलेक्ट्रोड पर लगाया गया था।यूसीसी के लिए 50 एमवी की तुलना में, एचडब्ल्यूओ-50% सी76 ने 150 चक्रों के बाद 44 एमवी की चरम पारी दिखाई (गिरावट दर 0.29 एमवी/चक्र) (चित्र 7बी)।यह कोई बड़ा अंतर नहीं हो सकता है, लेकिन यूसीसी इलेक्ट्रोड की गतिशीलता बहुत धीमी है और साइकिल चलाने के साथ खराब हो जाती है, खासकर पीठ की प्रतिक्रिया के लिए।यद्यपि टीसीसी की उत्क्रमणीयता यूसीसी की तुलना में काफी बेहतर है, टीसीसी में 150 चक्रों के बाद 73 एमवी की एक बड़ी शिखर शिफ्ट पाई गई, जो इसकी सतह से जारी क्लोरीन की बड़ी मात्रा के कारण हो सकती है।यह सुनिश्चित करने के लिए कि उत्प्रेरक इलेक्ट्रोड सतह पर अच्छी तरह से चिपक जाता है।जैसा कि परीक्षण किए गए सभी इलेक्ट्रोडों पर देखा जा सकता है, यहां तक ​​कि समर्थित उत्प्रेरक के बिना भी साइकलिंग अस्थिरता की अलग-अलग डिग्री प्रदर्शित होती है, यह सुझाव देता है कि साइकलिंग के दौरान चरम पृथक्करण में परिवर्तन उत्प्रेरक पृथक्करण के बजाय रासायनिक परिवर्तनों के कारण सामग्री निष्क्रियता के कारण होता है।इसके अलावा, यदि बड़ी मात्रा में उत्प्रेरक कणों को इलेक्ट्रोड सतह से अलग किया जाता है, तो इससे शिखर पृथक्करण में उल्लेखनीय वृद्धि होगी (न केवल 44 एमवी तक), क्योंकि सब्सट्रेट (यूसीसी) वीओ2+/वीओ2+ के लिए अपेक्षाकृत निष्क्रिय है। रेडॉक्स प्रतिक्रिया।
सीसीसी के संबंध में इष्टतम इलेक्ट्रोड सामग्री के सीवी (ए) और रेडॉक्स प्रतिक्रिया वीओ2+/वीओ2+ (बी) की स्थिरता की तुलना।इलेक्ट्रोलाइट 0.1 M VOSO4/1 M H2SO4 + 1 M HCl में, सभी CV ν = 5 mV/s के बराबर हैं।
वीआरएफबी प्रौद्योगिकी के आर्थिक आकर्षण को बढ़ाने के लिए, उच्च ऊर्जा दक्षता प्राप्त करने के लिए वैनेडियम रेडॉक्स प्रतिक्रिया की गतिशीलता में सुधार और समझ आवश्यक है।कंपोजिट HWO-C76 तैयार किए गए और VO2+/VO2+ प्रतिक्रिया पर उनके इलेक्ट्रोकैटलिटिक प्रभाव का अध्ययन किया गया।एचडब्ल्यूओ ने थोड़ी गतिज वृद्धि दिखाई लेकिन मिश्रित अम्लीय इलेक्ट्रोलाइट्स में क्लोरीन विकास को काफी हद तक दबा दिया।HWO-आधारित इलेक्ट्रोड के कैनेटीक्स को और अधिक अनुकूलित करने के लिए HWO:C76 के विभिन्न अनुपातों का उपयोग किया गया था।HWO में C76 की मात्रा बढ़ाने से संशोधित इलेक्ट्रोड पर VO2+/VO2+ प्रतिक्रिया के इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण कैनेटीक्स में सुधार हो सकता है, जिनमें से HWO-50% C76 सबसे अच्छी सामग्री है क्योंकि यह चार्ज ट्रांसफर प्रतिरोध को कम करता है और तुलना में क्लोरीन गैस के विकास को और दबा देता है। सी76.और टीसीसी जारी किए गए हैं।यह C=C sp2 संकरण, OH और W-OH कार्यात्मक समूहों के बीच सहक्रियात्मक प्रभाव के कारण था।मल्टीपल साइक्लिंग के तहत HWO-50% C76 की गिरावट दर 0.29mV/चक्र पाई गई, जबकि UCC और TCC क्रमशः 0.33mV/चक्र और 0.49mV/चक्र हैं, जो इसे मिश्रित एसिड इलेक्ट्रोलाइट्स में बहुत स्थिर बनाता है।प्रस्तुत परिणाम तेज़ गतिकी और उच्च स्थिरता के साथ VO2+/VO2+ प्रतिक्रिया के लिए उच्च प्रदर्शन इलेक्ट्रोड सामग्री की सफलतापूर्वक पहचान करते हैं।इससे आउटपुट वोल्टेज में वृद्धि होगी, जिससे वीआरएफबी की बिजली दक्षता में सुधार होगा, जिससे इसके भविष्य के व्यावसायीकरण की लागत कम हो जाएगी।
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