304 کیپلیری ٹیوب نانوکومپوزائٹس جو کہ ٹنگسٹن آکسائیڈ/فولرین پر مبنی الیکٹروکیٹالسٹس اور پرجیوی VO2+/VO2+ کے ملاوٹ والے تیزاب میں رد عمل کو روکنے والے ہیں۔

Nature.com پر جانے کا شکریہ۔آپ محدود سی ایس ایس سپورٹ کے ساتھ براؤزر کا ورژن استعمال کر رہے ہیں۔بہترین تجربے کے لیے، ہم تجویز کرتے ہیں کہ آپ ایک اپ ڈیٹ شدہ براؤزر استعمال کریں (یا انٹرنیٹ ایکسپلورر میں مطابقت موڈ کو غیر فعال کریں)۔اس کے علاوہ، جاری تعاون کو یقینی بنانے کے لیے، ہم سائٹ کو بغیر اسٹائل اور جاوا اسکرپٹ کے دکھاتے ہیں۔
ایک ساتھ تین سلائیڈوں کا ایک carousel دکھاتا ہے۔ایک وقت میں تین سلائیڈوں سے گزرنے کے لیے پچھلے اور اگلے بٹنوں کا استعمال کریں، یا ایک وقت میں تین سلائیڈوں سے گزرنے کے لیے آخر میں سلائیڈر بٹن استعمال کریں۔

سٹینلیس سٹیل 304 کوائل ٹیوب کیمیکل کمپوزیشن

304 سٹینلیس سٹیل کوائل ٹیوب ایک قسم کا آسٹینیٹک کرومیم نکل ملاوٹ ہے۔سٹینلیس سٹیل 304 کوائل ٹیوب مینوفیکچرر کے مطابق، اس میں بنیادی جزو Cr (17%-19%)، اور Ni (8%-10.5%) ہے۔سنکنرن کے خلاف مزاحمت کو بہتر بنانے کے لیے، Mn (2%) اور Si (0.75%) کی تھوڑی مقدار موجود ہے۔

سٹینلیس سٹیل 304 کوائل ٹیوب مکینیکل پراپرٹیز

304 سٹینلیس سٹیل کوائل ٹیوب کی مکینیکل خصوصیات درج ذیل ہیں:

• تناؤ کی طاقت: ≥515MPa
• پیداوار کی طاقت: ≥205MPa
• لمبائی: ≥30%

سٹینلیس سٹیل 304 کوائل ٹیوب کی درخواستیں اور استعمال

وینڈیم ریڈوکس فلو بیٹریاں (VRFBs) کی نسبتاً زیادہ قیمت ان کے وسیع استعمال کو محدود کرتی ہے۔VRFB کی طاقت کی کثافت اور توانائی کی کارکردگی کو بڑھانے کے لیے الیکٹرو کیمیکل ری ایکشنز کے حرکیات کو بہتر بنایا جانا چاہیے، اس طرح VRFB کی kWh لاگت کو کم کیا جائے۔اس کام میں، ہائیڈرو تھرمل طور پر ترکیب شدہ ہائیڈریٹڈ ٹنگسٹن آکسائیڈ (HWO) نینو پارٹیکلز، C76 اور C76/HWO، کو کاربن کلاتھ الیکٹروڈز پر جمع کیا گیا اور VO2+/VO2+ ریڈوکس رد عمل کے لیے الیکٹرو کیٹیلسٹ کے طور پر تجربہ کیا گیا۔فیلڈ ایمیشن اسکیننگ الیکٹران مائیکروسکوپی (FESEM)، انرجی ڈسپرسیو ایکس رے سپیکٹروسکوپی (EDX)، ہائی ریزولوشن ٹرانسمیشن الیکٹران مائکروسکوپی (HR-TEM)، ایکس رے ڈفریکشن (XRD)، ایکس رے فوٹو الیکٹران سپیکٹروسکوپی (XPS)، انفراریڈ فوئیر ٹرانسفارم سپیکٹروسکوپی (FTIR) اور رابطہ زاویہ کی پیمائش۔یہ پتہ چلا ہے کہ HWO میں C76 fullerene کا اضافہ VO2+/VO2+ ریڈوکس رد عمل کے حوالے سے الیکٹروڈ کے حرکیات کو بڑھا سکتا ہے جس سے چالکتا میں اضافہ ہو سکتا ہے اور اس کی سطح پر آکسیجن پر مشتمل فنکشنل گروپس فراہم کر سکتے ہیں۔HWO/C76 مرکب (50 wt% C76) غیر علاج شدہ کاربن کپڑا (UCC) کے لیے 365 mV کے مقابلے میں ΔEp 176 mV کے ساتھ VO2+/VO2+ ردعمل کے لیے سب سے موزوں ثابت ہوا۔اس کے علاوہ، HWO/C76 مرکب نے W-OH فنکشنل گروپس کی وجہ سے پرجیوی کلورین ارتقاء کے رد عمل کی نمایاں روک تھام ظاہر کی۔
شدید انسانی سرگرمیاں اور تیز رفتار صنعتی انقلاب نے بجلی کی طلب میں نہ رکنے والے اضافے کا باعث بنی ہے، جو ہر سال تقریباً 3% کی شرح سے بڑھ رہی ہے۔کئی دہائیوں سے، توانائی کے ذرائع کے طور پر جیواشم ایندھن کا وسیع پیمانے پر استعمال گرین ہاؤس گیسوں کے اخراج کا باعث بنتا ہے، جس سے گلوبل وارمنگ، پانی اور فضائی آلودگی ہوتی ہے، جس سے پورے ماحولیاتی نظام کو خطرہ ہوتا ہے۔اس کے نتیجے میں، 2050 تک صاف قابل تجدید توانائی اور شمسی توانائی کا حصہ کل بجلی کے 75 فیصد تک پہنچنے کا امکان ہے۔تاہم، جب قابل تجدید توانائی کی پیداوار بجلی کی کل پیداوار کے 20% سے تجاوز کر جاتی ہے، گرڈ غیر مستحکم ہو جاتا ہے۔
انرجی سٹوریج کے تمام سسٹمز جیسے کہ ہائبرڈ وینڈیم ریڈوکس فلو بیٹریز2، تمام وینیڈیم ریڈوکس فلو بیٹریاں (VRFBs) اپنے بہت سے فوائد کی وجہ سے سب سے زیادہ جدید ہیں3 اور طویل مدتی توانائی ذخیرہ کرنے (~30 سال) کے لیے بہترین حل سمجھی جاتی ہیں۔قابل تجدید توانائی کے ذرائع کا استعمال 4۔یہ طاقت اور توانائی کی کثافت کی علیحدگی، تیز ردعمل، طویل زندگی اور $65/kWh کے نسبتاً کم سالانہ اخراجات لی-آئن اور لیڈ ایسڈ بیٹریوں کے لیے $93-140/kWh اور 279-420 USD/kWh کے مقابلے میں ہے۔/kWh بیٹریاں بالترتیب 4۔
تاہم، ان کی وسیع پیمانے پر کمرشلائزیشن میں نسبتاً زیادہ سسٹم کیپٹل لاگت کی وجہ سے رکاوٹ بنتی رہتی ہے، بنیادی طور پر بیٹری پیک 4,5 کی وجہ سے۔اس طرح، دو آدھے سیل کے رد عمل کے حرکیات کو بڑھا کر بیٹری کی کارکردگی کو بہتر بنانے سے بیٹری کا سائز کم ہو سکتا ہے اور اس طرح لاگت کم ہو سکتی ہے۔لہذا، الیکٹروڈ کی سطح پر تیز الیکٹران کی منتقلی کی ضرورت ہے، الیکٹروڈ کے ڈیزائن، ساخت اور ساخت پر منحصر ہے، جسے احتیاط سے بہتر بنایا جانا چاہیے۔اگرچہ کاربن پر مبنی الیکٹروڈز میں اچھی کیمیکل اور الیکٹرو کیمیکل استحکام اور اچھی برقی چالکتا ہے، اگر علاج نہ کیا جائے تو، آکسیجن فنکشنل گروپس اور ہائیڈرو فیلیسیٹی 7,8 کی عدم موجودگی کی وجہ سے ان کی حرکیات سست ہو جائیں گی۔لہذا، دونوں الیکٹروڈ کے حرکیات کو بہتر بنانے کے لیے، مختلف الیکٹروکیٹالیسٹس کو کاربن الیکٹروڈز، خاص طور پر کاربن نانو اسٹرکچرز اور میٹل آکسائیڈز کے ساتھ ملایا جاتا ہے، اس طرح VRFB الیکٹروڈ کے حرکیات میں اضافہ ہوتا ہے۔
بہت سے کاربن مواد استعمال کیے گئے ہیں، جیسے کہ کاربن پیپر 9، کاربن نانوٹوبس 10,11,12,13، گرافین پر مبنی نینو اسٹرکچر 14,15,16,17، کاربن نانوفائبرز 18 اور دیگر19,20,21,22,23 سوائے فلرین فیملی کے۔ .C76 پر ہمارے پچھلے مطالعے میں، ہم نے پہلی بار VO2+/VO2+ کی طرف اس فلرین کی بہترین الیکٹروکیٹلیٹک سرگرمی کی اطلاع دی، گرمی سے علاج کیے جانے والے اور غیر علاج شدہ کاربن کپڑے کے مقابلے، چارج کی منتقلی کی مزاحمت کو 99.5% اور 97%24 تک کم کیا گیا۔C76 کے مقابلے VO2+/VO2+ ردعمل کے لیے کاربن مواد کی اتپریرک کارکردگی ٹیبل S1 میں دکھائی گئی ہے۔دوسری طرف، بہت سے دھاتی آکسائیڈز جیسے CeO225, ZrO226, MoO327, NiO28, SnO229, Cr2O330 اور WO331, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38 ان کی بڑھتی ہوئی گیلے پن اور زیادہ مقدار کی وجہ سے استعمال ہوتے ہیں۔گروپسٹیبل S2 VO2+/VO2+ رد عمل میں ان دھاتی آکسائیڈز کی اتپریرک کارکردگی کو ظاہر کرتا ہے۔WO3 اپنی کم لاگت، تیزابی میڈیا میں اعلی استحکام، اور اعلی اتپریرک سرگرمی 31,32,33,34,35,36,37,38 کی وجہ سے قابل ذکر تعداد میں کاموں میں استعمال ہوا ہے۔تاہم، WO3 نے کیتھوڈ کینیٹکس میں بہت کم بہتری دکھائی۔WO3 کی چالکتا کو بہتر بنانے کے لیے، مثبت الیکٹروڈ سرگرمی پر کم ٹنگسٹن آکسائیڈ (W18O49) کے استعمال کے اثر کا تجربہ کیا گیا۔ہائیڈریٹڈ ٹنگسٹن آکسائیڈ (HWO) کا VRFB ایپلی کیشنز میں کبھی تجربہ نہیں کیا گیا ہے، حالانکہ اس نے اینہائیڈروس WOx39,40 کے مقابلے میں تیزی سے کیشن ڈفیوژن کی وجہ سے سپر کیپیسیٹر ایپلی کیشنز میں زیادہ سرگرمی دکھائی ہے۔تھرڈ جنریشن آل وینڈیم ریڈوکس فلو بیٹری بیٹری کی کارکردگی کو بہتر بنانے اور الیکٹرولائٹ میں وینیڈیم آئنوں کی حل پذیری اور استحکام کو بہتر بنانے کے لیے HCl اور H2SO4 پر مشتمل ایک مخلوط ایسڈ الیکٹرولائٹ استعمال کرتی ہے۔تاہم، پرجیوی کلورین ارتقاء کا رد عمل تیسری نسل کے نقصانات میں سے ایک بن گیا ہے، اس لیے کلورین کی تشخیص کے رد عمل کو دبانے کے طریقے تلاش کرنا کئی تحقیقی گروپوں کا کام بن گیا ہے۔
یہاں، VO2+/VO2+ رد عمل کے ٹیسٹ کاربن کلاتھ الیکٹروڈ پر جمع کردہ HWO/C76 کمپوزائٹس پر کیے گئے تاکہ پرجیوی کلورین جمع کو دباتے ہوئے کمپوزٹ کی برقی چالکتا اور الیکٹروڈ کی سطح پر ریڈوکس ری ایکشن کینیٹکس کے درمیان توازن تلاش کیا جا سکے۔ردعمل (KVR)ہائیڈریٹڈ ٹنگسٹن آکسائڈ (HWO) نینو پارٹیکلز کو ایک سادہ ہائیڈرو تھرمل طریقہ سے ترکیب کیا گیا تھا۔تجربات ایک مخلوط ایسڈ الیکٹرولائٹ (H2SO4/HCl) میں کیے گئے تاکہ سہولت کے لیے تیسری نسل کے VRFB (G3) کی تقلید کی جا سکے اور پرجیوی کلورین کے ارتقاء کے رد عمل پر HWO کے اثر کی چھان بین کی جا سکے۔
وینڈیم (IV) سلفیٹ آکسائیڈ ہائیڈریٹ (VOSO4، 99.9%، Alfa-Aeser)، سلفورک ایسڈ (H2SO4)، ہائیڈروکلورک ایسڈ (HCl)، dimethylformamide (DMF، Sigma-Aldrich)، polyvinylidene fluoride (PVDF، Sigma-Aldrich) اس تحقیق میں ٹنگسٹن آکسائیڈ ڈائی ہائیڈریٹ (Na2WO4, 99%, Sigma-Aldrich) اور ہائیڈرو فیلک کاربن کلاتھ ELAT (فیول سیل اسٹور) کا استعمال کیا گیا۔
ہائیڈریٹڈ ٹنگسٹن آکسائڈ (HWO) ایک ہائیڈرو تھرمل رد عمل کے ذریعہ تیار کیا گیا تھا جس میں 2 جی Na2WO4 نمک کو 12 ملی لیٹر H O میں اس وقت تک تحلیل کیا گیا جب تک کہ ایک بے رنگ محلول حاصل نہ ہو جائے، اور پھر 12 ملی لیٹر 2 M HCl کو ہلکے پیلے رنگ کی معطلی تک ڈراپ وائز میں شامل کیا گیا۔ حاصل کیا گیا تھا.معطلیہائیڈرو تھرمل رد عمل 180 ºC پر 3 گھنٹے کے لئے ایک تندور میں ٹیفلون لیپت سٹینلیس سٹیل آٹوکلیو میں کیا گیا تھا۔باقیات کو فلٹریشن کے ذریعے اکٹھا کیا گیا، ایتھنول اور پانی سے 3 بار دھویا گیا، 70°C پر ~3 گھنٹے کے لیے اوون میں خشک کیا گیا، اور پھر نیلے رنگ کا HWO پاؤڈر حاصل کرنے کے لیے گراؤنڈ کیا گیا۔
حاصل شدہ (غیر علاج شدہ) کاربن کلاتھ الیکٹروڈ (سی سی ٹی) کو اس شکل میں استعمال کیا گیا تھا جس میں انہیں 450 ° C پر ٹیوب فرنس میں 10 گھنٹے کے لئے ہوا میں 15 ° C/ منٹ کی حرارتی شرح پر حاصل کیا گیا تھا یا گرمی کا علاج کیا گیا تھا۔ علاج شدہ UCC (TCC) حاصل کریں، s پچھلے کام کی طرح 24. UCC اور TCC کو تقریباً 1.5 سینٹی میٹر چوڑا اور 7 سینٹی میٹر لمبا الیکٹروڈ میں کاٹا گیا تھا۔C76, HWO, HWO-10% C76, HWO-30% C76 اور HWO-50% C76 کی معطلیاں 20 ملی گرام ایکٹیو میٹریل پاؤڈر اور 10 wt% (~2.22 mg) PVDF بائنڈر کو ~1 ملی لیٹر میں شامل کر کے تیار کی گئیں۔ DMF میں تیار کیا گیا اور یکسانیت کو بہتر بنانے کے لیے 1 گھنٹے کے لیے سونیکیٹ کیا گیا۔پھر 2 ملی گرام C76، HWO اور HWO-C76 مرکبات کو UCC ایکٹو الیکٹروڈ ایریا کے تقریباً 1.5 cm2 پر لگایا گیا۔تمام اتپریرک کو UCC الیکٹروڈز پر لوڈ کیا گیا تھا اور TCC کا استعمال صرف موازنہ کے مقاصد کے لیے کیا گیا تھا، جیسا کہ ہمارے پچھلے کام نے دکھایا ہے کہ گرمی کے علاج کی ضرورت نہیں ہے 24۔زیادہ یکسانیت کے لیے 100 µl سسپنشن (لوڈ 2 ملی گرام) کو برش کرکے امپریشن سیٹلنگ حاصل کی گئی۔پھر تمام الیکٹروڈ کو 60 ° C پر رات بھر ایک تندور میں خشک کر دیا گیا۔درست اسٹاک لوڈنگ کو یقینی بنانے کے لیے پہلے اور بعد میں الیکٹروڈ کی پیمائش کی جاتی ہے۔ایک مخصوص ہندسی رقبہ (~ 1.5 سینٹی میٹر 2) رکھنے اور کیپلیری اثر کی وجہ سے الیکٹروڈز میں وینیڈیم الیکٹرولائٹ کے اضافے کو روکنے کے لیے، فعال مواد پر پیرافین کی ایک پتلی تہہ لگائی گئی۔
ایک فیلڈ ایمیشن اسکیننگ الیکٹران مائیکروسکوپ (FESEM، Zeiss SEM Ultra 60.5 kV) HWO سطح کی شکل کا مشاہدہ کرنے کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔Feii8SEM (EDX، Zeiss AG) سے لیس توانائی کے منتشر ایکس رے سپیکٹروسکوپی کو UCC الیکٹروڈز پر HWO-50%C76 عناصر کا نقشہ بنانے کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔ایک ہائی ریزولوشن ٹرانسمیشن الیکٹران مائیکروسکوپ (HR-TEM, JOEL JEM-2100) جو 200 kV کے تیز رفتار وولٹیج پر کام کرتا ہے، HWO ذرات کی ہائی ریزولیوشن امیجز اور ڈفریکشن رِنگز حاصل کرنے کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔RingGUI فنکشن کا استعمال کرتے ہوئے HWO ڈفریکشن رِنگز کا تجزیہ کرنے کے لیے Crystallographic Tool Box (CrysTBox) سافٹ ویئر استعمال کریں اور XRD ماڈلز کے ساتھ نتائج کا موازنہ کریں۔UCC اور TCC کی ساخت اور گرافٹائزیشن کا تعین ایکس رے ڈفریکشن (XRD) کے ذریعے 5° سے 70° تک 2.4°/منٹ کی اسکین کی شرح سے Cu Kα (λ = 1.54060 Å) کے ساتھ ایک Panalytical X-ray diffractometer کے ذریعے کیا گیا تھا۔(ماڈل 3600)۔XRD کرسٹل ڈھانچہ اور HWO کے مراحل دکھاتا ہے۔PANalytical X'Pert HighScore سافٹ ویئر کا استعمال HWO چوٹیوں کو ڈیٹا بیس45 میں دستیاب ٹنگسٹن آکسائیڈ نقشوں سے ملانے کے لیے کیا گیا تھا۔HWO کے نتائج کا TEM کے نتائج سے موازنہ کریں۔HWO نمونوں کی کیمیائی ساخت اور حالت کا تعین ایکس رے فوٹو الیکٹران سپیکٹروسکوپی (XPS، ESCALAB 250Xi، ThermoScientific) کے ذریعے کیا گیا تھا۔CASA-XPS سافٹ ویئر (v 2.3.15) کو چوٹی کے ڈیکنولوشن اور ڈیٹا کے تجزیہ کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔HWO اور HWO-50%C76 کے سطحی فنکشنل گروپس کا تعین کرنے کے لیے فوئیر ٹرانسفارم انفراریڈ سپیکٹروسکوپی (FTIR، Perkin Elmer کلاس KBr FTIR سپیکٹرو میٹر کا استعمال کرتے ہوئے) پیمائش کی گئی۔XPS کے نتائج کے ساتھ نتائج کا موازنہ کریں۔رابطہ زاویہ کی پیمائش (KRUSS DSA25) بھی الیکٹروڈ کے گیلے ہونے کی خصوصیت کے لئے استعمال کی گئیں۔
تمام الیکٹرو کیمیکل پیمائش کے لیے، ایک بایولوجک SP 300 ورک سٹیشن استعمال کیا گیا تھا۔سائکلک وولٹامیٹری (CV) اور الیکٹرو کیمیکل امپیڈینس اسپیکٹروسکوپی (EIS) کا استعمال VO2+/VO2+ ریڈوکس رد عمل کے الیکٹروڈ کائینیٹکس اور رد عمل کی شرح پر ریجنٹ ڈفیوژن (VOSO4 (VO2+)) کے اثر کا مطالعہ کرنے کے لیے کیا گیا تھا۔دونوں ٹیکنالوجیز 1 M H2SO4 + 1 M HCl (مکسڈ ایسڈ) میں تحلیل ہونے والے 0.1 M VOSO4 (V4+) کے الیکٹرولائٹ ارتکاز کے ساتھ تین الیکٹروڈ سیل کا استعمال کرتی ہیں۔پیش کردہ تمام الیکٹرو کیمیکل ڈیٹا کو IR درست کیا گیا ہے۔ایک سنترپت کیلومیل الیکٹروڈ (SCE) اور ایک پلاٹینم (Pt) کنڈلی بالترتیب حوالہ اور کاؤنٹر الیکٹروڈ کے طور پر استعمال کیا گیا تھا۔CV کے لیے، VO2+/VO2+ کے لیے SCE کے مقابلے ممکنہ ونڈو (0–1) V پر 5، 20، اور 50 mV/s کے اسکین کی شرحیں لاگو کی گئیں، پھر SHE پیمانے پر پلاٹ کے لیے درست کیا گیا (VSCE = 0.242) V HSE کے نسبت)۔الیکٹروڈ سرگرمی کو برقرار رکھنے کی چھان بین کے لیے، ایک CV ریسائیکل UCC, TCC, UCC-C76, UCC-HWO اور UCC-HWO-50% C76 پر ν کے برابر 5 mV/s پر کی گئی۔VO2+/VO2+ ریڈوکس رد عمل کے لیے EIS پیمائش کے لیے، 0.01-105 Hz کی فریکوئنسی رینج اور 10 mV کا اوپن سرکٹ وولٹیج (OCV) ڈسٹربنس استعمال کیا گیا۔نتائج کی مستقل مزاجی کو یقینی بنانے کے لیے ہر تجربہ کو 2-3 بار دہرایا گیا۔متضاد شرح مستحکم (k0) نکلسن طریقہ 46,47 کے ذریعہ حاصل کیے گئے تھے۔
ہائیڈریٹڈ ٹنگسٹن آکسائیڈ (HVO) کو ہائیڈرو تھرمل طریقہ سے کامیابی کے ساتھ ترکیب کیا گیا ہے۔انجیر میں SEM تصویر۔1a سے پتہ چلتا ہے کہ جمع شدہ HWO نینو پارٹیکلز کے جھرمٹ پر مشتمل ہے جس کے ذرہ سائز 25–50 nm کی حد میں ہیں۔
HWO کا ایکسرے ڈفریکشن پیٹرن بالترتیب ~23.5° اور ~47.5° پر چوٹیوں (001) اور (002) کو دکھاتا ہے، جو کہ نان اسٹوچیومیٹرک WO2.63 (W32O84) (PDF 077–0810، a = 21.4°) کی خصوصیت ہیں۔ b = 17.8 Å، c = 3.8 Å، α = β = γ = 90°)، جو اس کے ظاہری نیلے رنگ سے مطابقت رکھتا ہے (تصویر 1b)48,49۔تقریباً 20.5°، 27.1°، 28.1°، 30.8°، 35.7°، 36.7° اور 52.7° پر دیگر چوٹیاں (140)، (620)، (350)، (720)، (740)، (560) پر ہیں۔اور (970) پھیلاؤ والے طیارے، بالترتیب، 49 آرتھرومبک WO2.63۔سونگارا وغیرہ۔43 نے سفید مصنوعات حاصل کرنے کے لیے وہی مصنوعی طریقہ استعمال کیا، جو WO3(H2O)0.333 کی موجودگی سے منسوب تھا۔تاہم، اس کام میں، مختلف حالات کی وجہ سے، ایک نیلے رنگ کی پروڈکٹ حاصل کی گئی تھی، جو WO3(H2O)0.333 (PDF 087-1203، a = 7.3 Å، b = 12.5 Å، c = 7.7 ) میں Å کے بقائے باہمی کی نشاندہی کرتی ہے۔ ، α = β = γ = 90°) اور ٹنگسٹن آکسائڈ کی کم شکل۔X'Pert HighScore سافٹ ویئر کے ساتھ نیم مقداری تجزیہ نے 26% WO3(H2O)0.333:74% W32O84 دکھایا۔چونکہ W32O84 W6+ اور W4+ (1.67:1 W6+:W4+) پر مشتمل ہے، W6+ اور W4+ کا تخمینہ بالترتیب تقریباً 72% W6+ اور 28% W4+ ہے۔SEM امیجز، نیوکلئس لیول پر 1 سیکنڈ کا XPS سپیکٹرا، TEM امیجز، FTIR سپیکٹرا اور C76 پارٹیکلز کا رمن سپیکٹرا ہمارے پچھلے پیپر24 میں پیش کیا گیا تھا۔Kawada et al.50,51 کے مطابق، C76 کا ایکس رے ڈفریکشن پیٹرن ٹولیوین کو ہٹانے کے بعد FCC کی مونوکلینک ساخت کو ظاہر کرتا ہے۔
انجیر میں SEM تصاویر۔2a اور b HWO اور HWO-50%C76 کے UCC الیکٹروڈ کے کاربن ریشوں پر اور ان کے درمیان کامیاب جمع دکھاتے ہیں۔تصویر 2c میں SEM امیج میں ٹنگسٹن، کاربن اور آکسیجن کی ایلیمینٹل میپنگ تصویر میں دکھائی گئی ہے۔2d–f یہ ظاہر کرتا ہے کہ ٹنگسٹن اور کاربن الیکٹروڈ کی سطح پر یکساں طور پر ملا ہوا ہے (ایک جیسی تقسیم دکھا رہا ہے) اور مرکب یکساں طور پر جمع نہیں ہے۔بارش کے طریقہ کار کی نوعیت کی وجہ سے۔
جمع کردہ HWO ذرات (a) اور HWO-C76 ذرات (b) کی SEM تصاویر۔تصویر (c) میں علاقے کا استعمال کرتے ہوئے UCC پر HWO-C76 پر اپ لوڈ کردہ EDX میپنگ نمونے میں ٹنگسٹن (d)، کاربن (e) اور آکسیجن (f) کی تقسیم کو ظاہر کرتی ہے۔
HR-TEM کو ہائی میگنیفیکیشن امیجنگ اور کرسٹاللوگرافک معلومات (شکل 3) کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔HWO نانو کیوب مورفولوجی کو ظاہر کرتا ہے جیسا کہ شکل 3a میں دکھایا گیا ہے اور زیادہ واضح طور پر شکل 3b میں۔کسی منتخب علاقے کے پھیلاؤ کے لیے نانو کیوب کو بڑھا کر، بریگ کے قانون کو مطمئن کرنے والے گریٹنگ ڈھانچہ اور تفاوت کے طیاروں کو تصور کیا جا سکتا ہے جیسا کہ شکل 3c میں دکھایا گیا ہے، جو مواد کی کرسٹل پن کی تصدیق کرتا ہے۔تصویر 3c کے انسیٹ میں بالترتیب WO3(H2O)0.333 اور W32O84، 43، 44، 49 مراحل میں (022) اور (620) تفاوت طیاروں کے مساوی فاصلہ d 3.3 Å دکھاتا ہے۔یہ مندرجہ بالا XRD تجزیہ (تصویر 1b) کے ساتھ مطابقت رکھتا ہے کیونکہ مشاہدہ شدہ گریٹنگ ہوائی جہاز کا فاصلہ d (تصویر 3c) HWO نمونے میں سب سے مضبوط XRD چوٹی کے مساوی ہے۔نمونے کے حلقے بھی انجیر میں دکھائے گئے ہیں۔3d، جہاں ہر انگوٹھی ایک الگ طیارے سے مساوی ہے۔WO3(H2O)0.333 اور W32O84 ہوائی جہاز بالترتیب سفید اور نیلے رنگ کے ہیں، اور ان کی متعلقہ XRD چوٹیوں کو بھی تصویر 1b میں دکھایا گیا ہے۔انگوٹی کے پیٹرن میں دکھائی جانے والی پہلی انگوٹھی (022) یا (620) ڈفریکشن ہوائی جہاز کے ایکس رے پیٹرن میں پہلی نشان زد چوٹی کے مساوی ہے۔(022) سے لے کر (402) حلقوں میں، 3.30، 3.17، 2.38، 1.93، اور 1.69 Å کے d-فاصلے پائے گئے، جو 3.30، 3.17، 2.45، 1.963 اور .1.66 کی XRD اقدار کے ساتھ مطابقت رکھتے ہیں۔Å، 44، 45، بالترتیب۔
(a) HWO کی HR-TEM امیج، (b) ایک بڑی تصویر دکھاتی ہے۔گریٹنگ طیاروں کی تصاویر (c) میں دکھائی گئی ہیں، اور inset (c) طیاروں کی ایک بڑی تصویر اور (002) اور (620) طیاروں کے مطابق وقفہ d 0.33 nm دکھاتا ہے۔(d) HWO رنگ پیٹرن WO3(H2O)0.333 (سفید) اور W32O84 (نیلے) مراحل سے وابستہ طیاروں کو دکھا رہا ہے۔
ایکس پی ایس تجزیہ ٹنگسٹن کی سطح کی کیمسٹری اور آکسیکرن حالت کا تعین کرنے کے لیے کیا گیا تھا (اعداد و شمار S1 اور 4)۔ترکیب شدہ HWO کے وسیع رینج XPS اسکین کا سپیکٹرم تصویر میں دکھایا گیا ہے۔S1، ٹنگسٹن کی موجودگی کی نشاندہی کرتا ہے۔مرکزی W 4f اور O 1s سطحوں کا XPS تنگ اسکین سپیکٹرا انجیر میں دکھایا گیا ہے۔بالترتیب 4a اور b۔W 4f سپیکٹرم کو دو سپن مداری ڈبلٹس میں تقسیم کیا گیا ہے جو آکسیڈیشن حالت W کی بائنڈنگ انرجی کے مطابق ہے۔ 37.8 اور 35.6 eV کی بائنڈنگ انرجی پر W 4f5/2 اور W 4f7/2 چوٹیوں کا تعلق W6+ سے ہے، اور چوٹیاں W سے ہیں۔ 4f5/2 اور W 4f7/2 36.6 اور 34.9 eV پر بالترتیب W4+ حالت کی خصوصیت ہے۔آکسیڈیشن حالت (W4+) کی موجودگی نان سٹوچیومیٹرک WO2.63 کی مزید تصدیق کرتی ہے، جبکہ W6+ کی موجودگی WO3(H2O)0.333 کی وجہ سے stoichiometric WO3 کی نشاندہی کرتی ہے۔نصب شدہ اعداد و شمار سے پتہ چلتا ہے کہ W6+ اور W4+ کے جوہری فیصد بالترتیب 85% اور 15% تھے، جو کہ XRD ڈیٹا سے تخمینہ شدہ اقدار کے نسبتاً قریب تھے، دونوں ٹیکنالوجیز کے درمیان فرق کو دیکھتے ہوئے۔دونوں طریقے کم درستگی کے ساتھ مقداری معلومات فراہم کرتے ہیں، خاص طور پر XRD۔اس کے علاوہ، دونوں طریقے مواد کے مختلف حصوں کا تجزیہ کرتے ہیں کیونکہ XRD ایک بلک طریقہ ہے جبکہ XPS ایک سطحی طریقہ ہے جو صرف چند نینو میٹر تک پہنچتا ہے۔O 1s سپیکٹرم 533 (22.2%) اور 530.4 eV (77.8%) پر دو چوٹیوں میں تقسیم ہوتا ہے۔پہلا OH کے مساوی ہے، اور دوسرا WO میں جالی میں آکسیجن بانڈ سے۔OH فنکشنل گروپس کی موجودگی HWO کی ہائیڈریشن خصوصیات کے مطابق ہے۔
ہائیڈریٹڈ HWO ڈھانچے میں فنکشنل گروپس اور مربوط پانی کے مالیکیولز کی موجودگی کا جائزہ لینے کے لیے ان دو نمونوں پر FTIR تجزیہ بھی کیا گیا۔نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ HWO-50% C76 نمونہ اور FT-IR HWO کے نتائج HWO کی موجودگی کی وجہ سے ایک جیسے نظر آتے ہیں، لیکن تجزیہ کی تیاری کے دوران استعمال ہونے والے نمونوں کی مختلف مقداروں کی وجہ سے چوٹیوں کی شدت مختلف ہوتی ہے (تصویر 5a )۔HWO-50% C76 تمام فلرین 24 چوٹیوں کو دکھایا گیا ہے سوائے ٹنگسٹن آکسائیڈ چوٹی کے۔تفصیل انجیر میں۔5a سے پتہ چلتا ہے کہ دونوں نمونے ~ 710/cm پر ایک بہت مضبوط وسیع بینڈ کی نمائش کرتے ہیں، جس کی وجہ HWO جالی ساخت میں OWO کھینچنے والی کمپن ہے، اور WO سے منسوب ~ 840/cm پر ایک مضبوط کندھا ہے۔~1610/cm پر تیز بینڈ OH کے موڑنے والی کمپن سے متعلق ہے، اور ~3400/cm پر وسیع جذب بینڈ ہائیڈروکسیل گروپ43 میں OH کے اسٹریچنگ وائبریشن سے متعلق ہے۔یہ نتائج تصویر 4b میں موجود XPS سپیکٹرم سے مطابقت رکھتے ہیں، جہاں WO فنکشنل گروپ VO2+/VO2+ ردعمل کے لیے فعال سائٹس فراہم کر سکتا ہے۔
HWO اور HWO-50% C76 کا FTIR تجزیہ (a) فنکشنل گروپس اور رابطہ زاویہ کی پیمائش (b, c) دکھا رہا ہے۔
OH گروپ VO2+/VO2+ ردعمل کو بھی متحرک کر سکتا ہے، اس طرح الیکٹروڈ کی ہائیڈرو فیلیکٹی میں اضافہ ہوتا ہے، اس طرح بازی اور الیکٹران کی منتقلی کی شرح کو فروغ ملتا ہے۔HWO-50% C76 نمونہ ایک اضافی C76 چوٹی دکھاتا ہے جیسا کہ شکل میں دکھایا گیا ہے۔~2905, 2375, 1705, 1607, اور 1445 cm3 کی چوٹیوں کو بالترتیب CH, O=C=O, C=O, C=C، اور CO اسٹریچنگ وائبریشنز کو تفویض کیا جا سکتا ہے۔یہ بات مشہور ہے کہ آکسیجن فنکشنل گروپس C=O اور CO وینیڈیم کے ریڈوکس رد عمل کے لیے فعال مراکز کے طور پر کام کر سکتے ہیں۔دو الیکٹروڈز کے گیلے ہونے کی جانچ اور موازنہ کرنے کے لیے، رابطہ زاویہ کی پیمائش کا استعمال کیا گیا جیسا کہ تصویر 5b، c میں دکھایا گیا ہے۔HWO الیکٹروڈ فوری طور پر پانی کی بوندوں کو جذب کر لیتا ہے، جو دستیاب OH فنکشنل گروپس کی وجہ سے سپر ہائیڈرو فیلیسیٹی کی نشاندہی کرتا ہے۔HWO-50% C76 زیادہ ہائیڈروفوبک ہے، جس کا رابطہ زاویہ 10 سیکنڈ کے بعد تقریباً 135° ہے۔تاہم، الیکٹرو کیمیکل پیمائش میں، HWO-50%C76 الیکٹروڈ ایک منٹ سے بھی کم وقت میں مکمل طور پر گیلا ہو گیا تھا۔گیلے ہونے کی پیمائش XPS اور FTIR کے نتائج کے ساتھ مطابقت رکھتی ہے، یہ تجویز کرتی ہے کہ HWO سطح پر زیادہ OH گروپ اسے نسبتاً زیادہ ہائیڈرو فیلک بناتے ہیں۔
HWO اور HWO-C76 nanocomposites کے VO2+/VO2+ رد عمل کا تجربہ کیا گیا اور یہ توقع کی گئی کہ HWO کلورین گیس کے ارتقاء کو دبا دے گا جو VO2+/VO2+ کے رد عمل کے دوران مخلوط تیزاب میں ہوتا ہے، جبکہ C76 مطلوبہ VO2+/VO2 کو مزید متحرک کرے گا۔10%، 30% اور 50% C76 پر مشتمل HWO معطلیاں تقریباً 2 mg/cm2 کے کل بوجھ کے ساتھ UCC الیکٹروڈز پر لگائی گئیں۔
جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔6، الیکٹروڈ کی سطح پر VO2+/VO2+ رد عمل کے حرکیات کو مخلوط تیزابی الیکٹرولائٹس میں CV کا استعمال کرتے ہوئے جانچا گیا۔ΔEp اور Ipa/Ipc کے موازنہ کو آسان بنانے کے لیے کرنٹ کو I/Ipa کے بطور دکھایا گیا ہے۔مختلف اتپریرک براہ راست اعداد و شمار سے حاصل کیے جاتے ہیں۔موجودہ ایریا یونٹ ڈیٹا کو شکل 2S میں دکھایا گیا ہے۔انجیر پر۔شکل 6a سے پتہ چلتا ہے کہ HWO الیکٹروڈ کی سطح پر VO2+/VO2+ ریڈوکس رد عمل کی الیکٹران کی منتقلی کی شرح کو قدرے بڑھاتا ہے اور پرجیوی کلورین ارتقاء کے رد عمل کو دباتا ہے۔تاہم، C76 نمایاں طور پر الیکٹران کی منتقلی کی شرح کو بڑھاتا ہے اور کلورین کے ارتقاء کے رد عمل کو متحرک کرتا ہے۔لہذا، HWO اور C76 کی صحیح ساخت کے ساتھ ایک کمپلیکس میں بہترین سرگرمی اور کلورین کے رد عمل کو روکنے کی اعلیٰ صلاحیت ہونی چاہیے۔یہ پایا گیا کہ C76 مواد کو بڑھانے کے بعد، الیکٹروڈ کی الیکٹرو کیمیکل سرگرمی میں بہتری آئی، جیسا کہ ΔEp میں کمی اور Ipa/Ipc تناسب (ٹیبل S3) میں اضافہ سے ظاہر ہوتا ہے۔اس کی تصدیق تصویر 6d (ٹیبل S3) میں Nyquist پلاٹ سے نکالی گئی RCT اقدار سے بھی ہوئی، جہاں یہ پایا گیا کہ C76 کے بڑھتے ہوئے مواد کے ساتھ RCT کی قدروں میں کمی واقع ہوئی ہے۔یہ نتائج لی کے مطالعہ سے بھی مطابقت رکھتے ہیں جس میں میسوپورس WO3 میں میسوپورس کاربن کے اضافے نے VO2+/VO2+35 پر چارج ٹرانسفر کینیٹکس کو بہتر کیا۔اس سے پتہ چلتا ہے کہ ایک مثبت ردعمل الیکٹروڈ (C=C بانڈ) 18,24,35,36,37 کی چالکتا پر زیادہ انحصار کرسکتا ہے۔[VO(H2O)5]2+ اور [VO2(H2O)4]+ کے درمیان کوآرڈینیشن جیومیٹری میں تبدیلی کی وجہ سے، C76 ٹشو انرجی کو کم کرکے ردعمل کے زیادہ دباؤ کو بھی کم کر سکتا ہے۔تاہم، یہ HWO الیکٹروڈ کے ساتھ ممکن نہیں ہوسکتا ہے۔
(a) 0.1 M VOSO4/1 M H2SO4 + 1 M HCl الیکٹرولائٹ میں مختلف HWO:C76 کے تناسب کے ساتھ UCC اور HWO-C76 مرکبات کا سائیکلک وولٹامیٹرک رویہ: VO2+/VO2+ میں تناسب۔(b) Randles-Sevchik اور (c) نکلسن کا VO2+/VO2+ طریقہ بازی کی کارکردگی کا اندازہ لگانے اور k0 قدریں حاصل کرنے کے لیے (d)۔
نہ صرف HWO-50% C76 VO2+/VO2+ رد عمل کے لیے C76 جیسی تقریباً ایک ہی الیکٹرو کیٹیلیٹک سرگرمی کا مظاہرہ کر رہا تھا، بلکہ مزید دلچسپ بات یہ ہے کہ اس نے C76 کے مقابلے کلورین گیس کے ارتقاء کو بھی دبایا، جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔6a، انجیر میں چھوٹا نیم دائرہ دکھانے کے علاوہ۔6 جی (نچلے آر سی ٹی)۔C76 نے HWO-50% C76 (ٹیبل S3) سے زیادہ ظاہری Ipa/Ipc ظاہر کیا، رد عمل میں بہتری کی وجہ سے نہیں، بلکہ SHE کے مقابلے میں 1.2 V پر کلورین کی کمی کی چوٹی کے ساتھ اوورلیپ کی وجہ سے۔HWO-50% C76 کی بہترین کارکردگی منفی چارج شدہ انتہائی conductive C76 اور HWO پر W-OH کی زیادہ گیلے ہونے اور کیٹلیٹک افعال کے درمیان ہم آہنگی سے منسوب ہے۔جبکہ کلورین کا کم اخراج پورے سیل کی چارجنگ کی کارکردگی کو بہتر بنائے گا، بہتر کائینیٹکس پورے سیل وولٹیج کی کارکردگی کو بڑھا دے گا۔
مساوات S1 کے مطابق، بازی کے ذریعے کنٹرول کیے جانے والے نیم الٹنے والے (نسبتاً سست الیکٹران کی منتقلی) رد عمل کے لیے، چوٹی کرنٹ (IP) کا انحصار الیکٹرانوں کی تعداد (n)، الیکٹروڈ ایریا (A)، ڈفیوژن گتانک (D)، تعداد پر ہوتا ہے۔ الیکٹرانوں کی منتقلی کی گتانک (α) اور اسکیننگ کی رفتار (ν)۔جانچ شدہ مواد کے پھیلاؤ پر قابو پانے والے رویے کا مطالعہ کرنے کے لیے، IP اور ν1/2 کے درمیان تعلق کو پلاٹ کیا گیا تھا اور تصویر 6b میں دکھایا گیا تھا۔چونکہ تمام مواد ایک لکیری تعلق ظاہر کرتے ہیں، اس لیے رد عمل کو بازی کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے۔چونکہ VO2+/VO2+ رد عمل نیم الٹنے والا ہے، اس لیے لکیر کی ڈھلوان پھیلاؤ کے عدد اور α (مساوات S1) کی قدر پر منحصر ہے۔مسلسل بازی گتانک (≈ 4 × 10–6 cm2/s)52 کی وجہ سے، لائن ڈھلوان میں فرق براہ راست α کی مختلف قدروں کی نشاندہی کرتا ہے اور اسی وجہ سے الیکٹروڈ کی سطح پر الیکٹران کی منتقلی کی مختلف شرحیں، C76 اور HWO -50 کے ساتھ % C76، سب سے تیز ڈھلوان کی نمائش (سب سے زیادہ الیکٹران کی منتقلی کی شرح)۔
ٹیبل S3 (تصویر 6d) میں دکھائے گئے حسابی کم فریکوئنسی واربرگ ڈھلوان (W) کی قدریں تمام مواد کے لیے 1 کے قریب ہیں، جو ریڈوکس ذرات کے کامل پھیلاؤ کی نشاندہی کرتی ہیں اور CV کے لیے IP بمقابلہ ν1/2 کے لکیری رویے کی تصدیق کرتی ہیں۔پیمائش .HWO-50% C76 کے لیے، واربرگ ڈھلوان اتحاد سے ہٹ کر 1.32 تک پہنچ جاتا ہے، جو نہ صرف ری ایکٹنٹس کے نیم لامحدود پھیلاؤ (VO2+) سے شراکت کا مشورہ دیتا ہے، بلکہ الیکٹروڈ پورسٹی کی وجہ سے پھیلاؤ کے رویے میں ممکنہ طور پر پتلی پرت کا رویہ بھی تجویز کرتا ہے۔
VO2+/VO2+ ریڈوکس رد عمل کی الٹ جانے والی صلاحیت (الیکٹران کی منتقلی کی شرح) کا مزید تجزیہ کرنے کے لیے، معیاری شرح مستقل k041.42 کا تعین کرنے کے لیے نکلسن کواسی-ریورسیبل رد عمل کا طریقہ بھی استعمال کیا گیا۔یہ S2 مساوات کا استعمال کرتے ہوئے ν−1/2 کے فنکشن کے طور پر ΔEp کے ایک فنکشن کے طور پر ڈائمینشنلیس کائنٹک پیرامیٹر Ψ کو پلاٹ کرکے کیا جاتا ہے۔جدول S4 ہر الیکٹروڈ مواد کے نتیجے میں Ψ اقدار دکھاتا ہے۔ہر پلاٹ کی ڈھلوان کے لیے مساوات S3 کا استعمال کرتے ہوئے k0 × 104 cm/s (ہر ​​قطار کے آگے لکھا ہوا اور ٹیبل S4 میں پیش کیا گیا ہے) حاصل کرنے کے لیے نتائج (شکل 6c) کو پلاٹ کریں۔HWO-50% C76 میں سب سے زیادہ ڈھلوان پایا گیا (تصویر 6c) اور اس لیے سب سے زیادہ k0 ویلیو 2.47 × 10–4 cm/s ہے۔اس کا مطلب ہے کہ یہ الیکٹروڈ اعداد و شمار 6a اور d اور ٹیبل S3 میں CV اور EIS کے نتائج کے مطابق تیز ترین حرکیات فراہم کرتا ہے۔اس کے علاوہ، k0 اقدار بھی RCT اقدار (ٹیبل S3) کا استعمال کرتے ہوئے مساوات S4 کے Nyquist پلاٹ (تصویر 6d) سے حاصل کی گئیں۔EIS کے ان k0 نتائج کا خلاصہ ٹیبل S4 میں دیا گیا ہے اور یہ بھی ظاہر کرتا ہے کہ HWO-50% C76 ہم آہنگی کے اثر کی وجہ سے سب سے زیادہ الیکٹران کی منتقلی کی شرح کو ظاہر کرتا ہے۔اگرچہ k0 کی قدر ہر طریقہ کی مختلف اصلیت کی وجہ سے مختلف ہوتی ہے، پھر بھی یہ ایک ہی ترتیب کو ظاہر کرتا ہے اور مستقل مزاجی کو ظاہر کرتا ہے۔
حاصل کیے جانے والے بہترین حرکیات کو مکمل طور پر سمجھنے کے لیے، یہ ضروری ہے کہ بہترین الیکٹروڈ میٹریل کا غیر موصل شدہ UCC اور TCC الیکٹروڈز سے موازنہ کیا جائے۔VO2+/VO2+ ردِ عمل کے لیے، HWO-C76 نے نہ صرف سب سے کم ΔEp اور بہتر الٹنے کا مظاہرہ کیا، بلکہ TCC کے مقابلے پرجیوی کلورین کے ارتقاء کے ردِ عمل کو بھی نمایاں طور پر دبایا، جیسا کہ OHA (تصویر 1) کے مقابلے میں 1.45 V پر نمایاں کرنٹ ڈراپ سے ظاہر ہوتا ہے۔ 7a)۔استحکام کے لحاظ سے، ہم نے فرض کیا کہ HWO-50% C76 جسمانی طور پر مستحکم ہے کیونکہ اتپریرک کو PVDF بائنڈر کے ساتھ ملایا گیا تھا اور پھر کاربن کپڑے کے الیکٹروڈز پر لگایا گیا تھا۔UCC کے لیے 50 mV کے مقابلے میں، HWO-50% C76 نے 150 سائیکلوں کے بعد 44 mV کی چوٹی کی تبدیلی دکھائی (انحطاط کی شرح 0.29 mV/سائیکل) (شکل 7b)۔ہو سکتا ہے کہ یہ کوئی بڑا فرق نہ ہو، لیکن UCC الیکٹروڈ کی حرکیات بہت سست ہوتی ہیں اور سائیکل چلانے کے ساتھ انحطاط پذیر ہوتی ہیں، خاص طور پر بیک ری ایکشن کے لیے۔اگرچہ TCC کی الٹنے کی صلاحیت UCC کی نسبت بہت بہتر ہے، TCC میں 150 سائیکلوں کے بعد 73 mV کی ایک بڑی چوٹی شفٹ پائی گئی، جو اس کی سطح سے خارج ہونے والی کلورین کی بڑی مقدار کی وجہ سے ہو سکتی ہے۔اس بات کو یقینی بنانے کے لیے کہ اتپریرک الیکٹروڈ کی سطح پر اچھی طرح عمل کرتا ہے۔جیسا کہ جانچے گئے تمام الیکٹروڈز پر دیکھا جا سکتا ہے، یہاں تک کہ جن میں معاون کیٹالسٹس نہیں ہیں وہ بھی سائیکلنگ کے عدم استحکام کی مختلف ڈگریوں کو ظاہر کرتے ہیں، یہ تجویز کرتے ہیں کہ سائیکلنگ کے دوران چوٹی کی علیحدگی میں تبدیلیاں اتپریرک علیحدگی کے بجائے کیمیائی تبدیلیوں کی وجہ سے مادی غیر فعال ہونے کی وجہ سے ہوتی ہیں۔نیز، اگر اتپریرک ذرات کی ایک بڑی مقدار کو الیکٹروڈ کی سطح سے الگ کیا جائے، تو اس سے چوٹی کی علیحدگی میں نمایاں اضافہ ہوگا (نہ صرف 44 ایم وی)، کیونکہ سبسٹریٹ (UCC) VO2+/VO2+ کے لیے نسبتاً غیر فعال ہے۔ ریڈوکس ردعمل.
CV (a) کا موازنہ اور CCC کے حوالے سے بہترین الیکٹروڈ مواد کے ریڈوکس رد عمل VO2+/VO2+ (b) کا استحکام۔الیکٹرولائٹ 0.1 M VOSO4/1 M H2SO4 + 1 M HCl میں، تمام CVs ν = 5 mV/s کے برابر ہیں۔
VRFB ٹیکنالوجی کی اقتصادی کشش کو بڑھانے کے لیے، اعلی توانائی کی کارکردگی کو حاصل کرنے کے لیے وینڈیم ریڈوکس ری ایکشن کے حرکیات کو بہتر بنانا اور سمجھنا ضروری ہے۔کمپوزٹ HWO-C76 تیار کیے گئے تھے اور VO2+/VO2+ رد عمل پر ان کے الیکٹروکیٹلیٹک اثر کا مطالعہ کیا گیا تھا۔HWO نے بہت کم حرکیاتی اضافہ دکھایا لیکن مخلوط تیزابی الیکٹرولائٹس میں کلورین کے ارتقاء کو نمایاں طور پر دبا دیا۔HWO: C76 کے مختلف تناسب HWO پر مبنی الیکٹروڈ کے حرکیات کو مزید بہتر بنانے کے لیے استعمال کیے گئے۔C76 کے مواد کو HWO میں بڑھانا ترمیم شدہ الیکٹروڈ پر VO2+/VO2+ رد عمل کے الیکٹران ٹرانسفر کینیٹکس کو بہتر بنا سکتا ہے، جس میں HWO-50% C76 بہترین مواد ہے کیونکہ یہ چارج ٹرانسفر مزاحمت کو کم کرتا ہے اور کلورین گیس کے ارتقاء کو مزید دباتا ہے۔ C76.اور TCC جاری کیا گیا ہے۔یہ C=C sp2 ہائبرڈائزیشن، OH اور W-OH فنکشنل گروپس کے درمیان ہم آہنگی کے اثر کی وجہ سے تھا۔HWO-50% C76 کی تنزلی کی شرح ایک سے زیادہ سائیکلنگ کے تحت 0.29mV/سائیکل پائی گئی جبکہ UCC اور TCC بالترتیب 0.33mV/cycle اور 0.49mV/cycle ہیں، جو اسے مخلوط ایسڈ الیکٹرولائٹس میں بہت مستحکم بناتے ہیں۔پیش کردہ نتائج تیز رفتار حرکیات اور اعلی استحکام کے ساتھ VO2+/VO2+ ردعمل کے لیے اعلیٰ کارکردگی والے الیکٹروڈ مواد کی کامیابی سے شناخت کرتے ہیں۔یہ آؤٹ پٹ وولٹیج میں اضافہ کرے گا، اس طرح VRFB کی بجلی کی کارکردگی کو بہتر بنائے گا، اس طرح اس کے مستقبل کے تجارتی بنانے کی لاگت میں کمی آئے گی۔
موجودہ مطالعہ میں استعمال شدہ اور/یا تجزیہ کردہ ڈیٹاسیٹس متعلقہ مصنفین سے معقول درخواست پر دستیاب ہیں۔
Luderer G. et al.کم کاربن توانائی کے عالمی منظرناموں میں ہوا اور شمسی توانائی کا تخمینہ لگانا: ایک تعارف۔انرجی اکنامکس۔64، 542–551۔https://doi.org/10.1016/j.eneco.2017.03.027 (2017)۔
Lee, HJ, Park, S. and Kim, H. وینیڈیم مینگنیج ریڈوکس فلو بیٹریوں کی کارکردگی پر MnO2 جمع کرنے کے اثر کا تجزیہ۔J. الیکٹرو کیمسٹری۔معاشرہ165(5), A952-A956۔https://doi.org/10.1149/2.0881805jes (2018)۔
شاہ، اے اے، تانگیرالا، آر، سنگھ، آر، ولز، آر جی اے اور والش، ایف کے ڈائنامک یونٹ سیل ماڈل آل وینڈیم ریڈوکس فلو بیٹری کے لیے۔J. الیکٹرو کیمسٹری۔معاشرہ158(6)، A671۔https://doi.org/10.1149/1.3561426 (2011)۔
Gandomi, YA, Aaron, DS, Zawodzinski, TA, and Mench, MM ایک آل وینڈیم ریڈوکس فلو بیٹری کے لیے ممکنہ تقسیم کی پیمائش اور تصدیقی ماڈل۔J. الیکٹرو کیمسٹری۔معاشرہ163(1), A5188-A5201۔https://doi.org/10.1149/2.0211601jes (2016)۔
Tsushima, S. اور Suzuki, T. الیکٹروڈ کی ساخت کو بہتر بنانے کے لیے ایک انٹرڈیجیٹڈ فلوکس فیلڈ کے ساتھ وینڈیم ریڈوکس بیٹری کی ماڈلنگ اور نقل۔J. الیکٹرو کیمسٹری۔معاشرہ167(2)، 020553۔ https://doi.org/10.1149/1945-7111/ab6dd0 (2020)۔
Sun, B. اور Skillas-Kazakos, M. وینڈیم ریڈوکس بیٹریوں میں درخواست کے لیے گریفائٹ الیکٹروڈ مواد کی ترمیم - I. ہیٹ ٹریٹمنٹ۔الیکٹرو کیمسٹریایکٹا 37(7)، 1253–1260۔https://doi.org/10.1016/0013-4686(92)85064-R (1992)۔
Liu, T., Li, S., Zhang, H., اور Chen, J. وینڈیم فلو بیٹریوں (VFBs) میں بجلی کی کثافت کو بہتر بنانے کے لیے الیکٹروڈ مواد میں پیشرفت۔J. انرجی کیمسٹری۔27(5)، 1292–1303۔https://doi.org/10.1016/j.jechem.2018.07.003 (2018)۔
لیو، کیو ایچ وغیرہ۔بہترین الیکٹروڈ کنفیگریشن اور جھلی کے انتخاب کے ساتھ اعلی کارکردگی والا وینڈیم ریڈوکس فلو سیل۔J. الیکٹرو کیمسٹری۔معاشرہ159(8), A1246-A1252۔https://doi.org/10.1149/2.051208jes (2012)۔
Wei, G., Jia, K., Liu, J., اور Yang, K. کاربن کے ساتھ کمپوزٹ کاربن نانوٹوب کیٹالسٹ الیکٹروڈ وینڈیم ریڈوکس بیٹری ایپلی کیشنز کے لیے سپورٹ محسوس کرتے ہیں۔J. بجلی کی فراہمی۔220، 185-192۔https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2012.07.081 (2012)۔
Moon, S., Kwon, BV, Chang, Y., اور Kwon, Y. وینڈیم ریڈوکس فلو بیٹریوں کی کارکردگی پر تیزابیت والے CNTs پر جمع بسمتھ سلفیٹ کا اثر۔J. الیکٹرو کیمسٹری۔معاشرہ166(12)، A2602۔https://doi.org/10.1149/2.1181912jes (2019)۔
ہوانگ، R.-H.انتظار کرووینڈیم ریڈوکس فلو بیٹریوں کے لیے پلاٹینم/ملٹی والڈ کاربن نانوٹوبس کے ساتھ تبدیل شدہ فعال الیکٹروڈ۔J. الیکٹرو کیمسٹری۔معاشرہ159(10)، A1579۔https://doi.org/10.1149/2.003210jes (2012)۔
لیکن، S. et al.وینڈیم ریڈوکس فلو بیٹری الیکٹرو کیٹیلسٹس کا استعمال کرتی ہے جو نائٹروجن ڈوپڈ کاربن نانوٹوبس سے مزین ہیں جو آرگنومیٹالک سکفولڈز سے حاصل کیے گئے ہیں۔J. الیکٹرو کیمسٹری۔معاشرہ165(7)، A1388۔https://doi.org/10.1149/2.0621807jes (2018)۔
خان، پی وغیرہ۔گرافین آکسائیڈ نینو شیٹس VO2+/ اور V2+/V3+ ریڈوکس جوڑوں کے لیے بہترین الیکٹرو کیمیکل طور پر فعال مواد کے طور پر وینڈیم ریڈوکس فلو بیٹریوں کے لیے۔کاربن 49(2)، 693–700۔https://doi.org/10.1016/j.carbon.2010.10.022 (2011)۔
Gonzalez, Z. et al.وینڈیم ریڈوکس بیٹریوں کے لیے محسوس کیے گئے گرافین میں ترمیم شدہ گریفائٹ کی بہترین الیکٹرو کیمیکل کارکردگی۔J. بجلی کی فراہمی۔338، 155-162۔https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2016.10.069 (2017)۔
González Z., Vizirianu S., Dinescu G., Blanco S. اور Santamaria R. Carbon nanowall فلمیں بطور نانو اسٹرکچرڈ الیکٹروڈ مواد وینڈیم ریڈوکس فلو بیٹریوں میں۔نینو انرجی 1(6)، 833–839۔https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2012.07.003 (2012)۔
Opar DO، Nankya R. Lee J.، اور Yung H. تھری ڈائمینشنل گرافین میں ترمیم شدہ میسوپورس کاربن اعلی کارکردگی والی وینڈیم ریڈوکس فلو بیٹریوں کے لیے محسوس کیا گیا۔الیکٹرو کیمسٹریایکٹ 330، 135276۔ https://doi.org/10.1016/j.electacta.2019.135276 (2020)۔