Is é an t-ábhar leictreoid is éifeachtaí le haghaidh cadhnraí sreabhadh vanadium redox a bhraith graifít polyacrylonitrile-bhunaithe gníomhachtaithe teirmeach ag 450 céim C ar feadh 4 huaire san aer . Méadaíonn an chóireáil seo an t-achar dromchla sonrach go 6.5 m2 in aghaidh gach graim , ardaíonn an cóimheas adamhach ocsaigin-go-charbóin go 0.12 , agus táirgeann sé éifeachtacht voltais de 86.5 faoin gcéad ar 100 mA in aghaidh an cm2 . Seachadann an leictreoid mar thoradh air éifeachtúlacht fuinnimh os cionn 80 faoin gcéad thar shaolré rothaíochta níos mó ná 15,000 timthriallta urscaoileadh muirir, ag laghdú go díreach an costas leibhéalta stórála thart ar 8 faoin gcéad i gcomparáid le bhraith neamhchóireáilte.
Ábhar Leictreoid Riachtanais i gCadhnraí Sreabhadh
Caithfidh leictreoid ceallraí sreafa comhéadan trí chéim a sholáthar ina gcomhlíonann an leictrilít leachtach, an leictreoid soladach, agus an bailitheoir reatha. I measc na n-airíonna fisiceacha riachtanacha a rialaíonn feidhmíocht tá seoltacht ard leictreach, go leor achar dromchla sonrach le haghaidh imoibrithe leictriceimiceacha, fliuchtacht maith ag an leictrilít, agus friotaíocht an-mhór ar chreimeadh leictriceimiceach in aigéad sulfarach tiubhaithe ag na féidearthachtaí thuas. 1.5 V in aghaidh SHE .
- Ba chóir go sáródh seoltacht leictreach trí eitleán 5 S in aghaidh an cm chun caillteanas ohmic a íoslaghdú ar fud tiús comhbhrúite tipiciúil 2 go 4 mm.
- Achar dromchla sonrach ar a laghad 3 m2 in aghaidh gach graim ag teastáil chun friotaíocht aistrithe luchta a choinneáil faoi bhun 1 óm in aghaidh an cm2 ag dlús reatha reatha.
- Ní mór uillinn teagmhála le leictreailít vanadium 1.6 M titim thíos 60 céim tar éis gníomhachtaithe, ag cinntiú fliuchadh agus úsáid iomlán pore.
- Ní mór don ráta creimthe fanacht faoi 1 mhicreagram in aghaidh an cm2 in aghaidh na huaire ag an taobh dearfach féideartha chun saol cruachta 20 bliain a ráthú.
Feidhmíocht Chomparáideach Feilt Carbóin, Páipéar, agus Éadach
Tá trí fhoshraitheanna carbóin-bhunaithe i gceannas ar leictreoidí ceallraí sreafa. Is iad a n-airíonna amh roimh ghníomhachtú a shocraíonn an uasteorainn is féidir a bhaint amach maidir le héifeachtacht. Tugann an tábla thíos achoimre ar shaintréithe tosaigh na gcineálacha is coitianta.
| Ábhar | Achar Dromchla Tosaigh (m2/g) | Seoltacht Leictreach (S/cm) | Tréscaoilteacht Trí-Phlána (m2) |
|---|---|---|---|
| Graifít Feilt | 0.5 go 1.2 | 8.5 | 5x10 chun an chumhacht de lúide 10 saor in aisce, |
| Páipéar Carbóin | 0.2 go 0.8 | 45.0 | 1 x 10 chun an chumhacht de lúide 12 saor in aisce, |
| Éadach Carbóin | 0.8 go 2.0 | 12.0 | 8x10 chun an chumhacht de lúide 10 saor in aisce, |
Is fearr braite graifíte mar gheall ar a porosity toirtmhéadrach ard agus ar chostas íseal. Cuireann páipéar carbóin an seoltacht is airde ar fáil ach tá tréscaoilteacht íseal ag baint leis, rud a fhágann nach bhfuil sé oiriúnach ach le haghaidh ailtireachtaí cille sreafa le leictreoidí tanaí. Soláthraíonn éadach carbóin cothromaíocht ach tá comhbhrúiteacht teoranta aige, rud a fhágann go bhfuil friotaíocht teagmhála níos airde leis an pláta bipolar.
Straitéisí Gníomhachtaithe Teirmeach agus Ceimiceacha
Tá leictreoidí carbóin neamhchóireáilte hidreafóbach agus támh leictri-chatalaíoch. Tugann gníomhachtú isteach grúpaí feidhmiúla ina bhfuil ocsaigine ar nós carbónil, carbocsail agus hiodrocsaile a fheidhmíonn mar shuímh ghníomhacha d'imoibrithe ródocs vanadium. Leanann an prótacal gníomhachtaithe teirmeach caighdeánach seicheamh beacht.
- Rampa an graifít a bhraith ó theocht an tseomra go 450 céim C ag ráta 5 céim C in aghaidh an nóiméid in atmaisféar aeir.
- Coinnigh ag 450 céim C le haghaidh 4 uair an chloig chun caillteanas maise de 2 go 3 faoin gcéad a bhaint amach gan cur isteach ar shláine mheicniúil.
- Fuaraigh go nádúrtha go dtí faoi bhun 80 céim C sula n-aistrítear é chun turraing teirmeach a chosc.
Tar éis na cóireála, ardaíonn an cóimheas O go C ó 0.03 go 0.12 , titeann an uillinn teagmhála uisce ó 125 céim go 55 céim , agus méadaíonn an dlús reatha buaic don imoibriú ian dearfach VO2 dearfach go VO2 faoi 35 faoin gcéad i voltaiméadracht timthriallach. Cóireáil aigéad le fiuchphointe aigéad nítreach tiubhaithe le haghaidh 30 nóiméad ocsaídiúcháin comhchosúil a bhaint amach ach is féidir níotráití iarmharacha a fhágáil nach mór a sruthlú in uisce dí-ianaithe ar feadh 2 uair ar a laghad.
Modhnú Catalaíoch Ocsaíd Miotail agus Miotail
Laghdaítear an fhriotaíocht aistrithe luchta a thuilleadh trí nanacháithníní catalaíoch a leagan ar an dromchla carbóin gníomhachtaithe. Is iad biosmat, ocsaíd iridiam, agus ocsaíd mhangainéise na modhnóirí is mó a ndéantar staidéar orthu. Lódáil biosmat leictridheisithe de 15 mhicreagram in aghaidh an cm2 ar leictreoid bhraith, aistrítear an poitéinseal tosaigh don laghdú ian deimhneach V3 go V2 faoi 60 mV agus íslíonn sé an fhriotaíocht aistrithe muirear ó 2.8 óm in aghaidh an cm2 go 1.2 óm in aghaidh an cm2 .
Méadaíonn nanaifír ocsaíd mhangainéise a fhástar go hidrothermally go díreach ar na snáithíní carbóin toilleas sonrach an leictreoid go 45 F in aghaidh an cm2 , ag soláthar éifeacht maolán áitiúil a fheabhsaíonn an éifeachtúlacht voltas trí bhreis 2.5 pointe céatadáin le linn ard-ráta pulsing. Mar sin féin, ní mór cobhsaíocht fhadtéarmach na gcatalaíoch sin a fhíorú faoi thimthriall féideartha arís agus arís eile; tuaslagann ocsaíd iridiam ag ráta 0.3 ng in aghaidh an timthrialla in aigéad sulfarach 2 M, rud a fhágann go bhfuil céimnithe feidhmíochta inbhraite tar éis 2,000 timthriall .
Breithnithe Comhbhrú Leictreoid agus Comhthionól Cealla
Cinneann an méid comhbhrú a chuirtear i bhfeidhm nuair a bhíonn cealla á cruachta go díreach an fhriotaíocht a bhaineann go sonrach leis an limistéar agus an titim brú trasna an chosáin leictrilít. Déanann cóimheas comhbhrú optamach an dá fhachtóir seo a chothromú. Le haghaidh bhraith 3 mm tiubh, comhbhrú go 2.1 mm (brú 30 faoin gcéad) laghdaíonn an friotaíocht teagmhála idir an leictreoid agus an pláta bipolar graifít ó 0.8 ohm in aghaidh an cm2 go 0.35 óm in aghaidh an cm2 , an fhriotaíocht stack iomlán a ghearradh thart ar 25 faoin gcéad .
Ag an am céanna, méadaíonn an laghdú ar porosity ó 85 faoin gcéad go 75 faoin gcéad an titim brú leictrilít ag fachtóir de 1.8 . Le haghaidh cruachta 10 kW le ráta sreafa de 120 L in aghaidh an nóiméid, aistríonn sé seo go breise 0.6 barra d'obair caidéil, a ídíonn thart 1.2 faoin gcéad den aschur cumhachta stack . Mar sin socraítear an fhuinneog comhbhrú is fearr do bhraith graifíte idir 20 agus 25 faoin gcéad den tiús tosaigh.
Marthanacht Fadtéarmach agus Meicníochtaí Díghrádaithe
Tá díghrádú leictreoid faoi choinníollacha oibriúcháin á thiomáint go príomha ag ocsaídiú leictriceimiceach ar an dromchla carbóin ar an taobh dearfach. A graifít bhraith coinnithe ag 1.6 V in aghaidh SHE ar feadh 1,000 uair an chloig i dtástáil leath-chill cailleann 15 faoin gcéad dá ghrúpaí feidhme ocsaigine tosaigh , a eascraíonn i titim éifeachtacht voltas de 3 faoin gcéad . Is é an sruth creimthe carbóin a thomhaistear ag an bpoitéinseal seo 8 micreaampaí in aghaidh an cm2 , a fhreagraíonn do ráta mais-chaillteanas de 0.12 mg in aghaidh an cm2 in aghaidh 1,000 uair an chloig .
Chun an saol oibríochta a shíneadh, is féidir le cúlú tréimhsiúil féideartha nó buille cathodach gairid cuid de na grúpaí feidhme caillte a athghiniúint. I dtástáil luathaithe aosaithe, cuirtear cill faoi réir a lúide cuisle 0.8 V ar feadh 60 soicind gach 500 timthriall aisghafa 80 faoin gcéad den éifeachtacht voltas tosaigh tar éis 5,000 timthriall, ach níor coinníodh ach an chill rialaithe neamhchóireáilte 65 faoin gcéad . Tá an straitéis athghiniúna in-situ seo á comhtháthú isteach i gcórais bhainistíochta ceallraí na gcruacha ceallraí sreafa den chéad ghlúin eile.
