Nature.com ಗೆ ಭೇಟಿ ನೀಡಿದ್ದಕ್ಕಾಗಿ ಧನ್ಯವಾದಗಳು.ನೀವು ಸೀಮಿತ CSS ಬೆಂಬಲದೊಂದಿಗೆ ಬ್ರೌಸರ್ ಆವೃತ್ತಿಯನ್ನು ಬಳಸುತ್ತಿರುವಿರಿ.ಉತ್ತಮ ಅನುಭವಕ್ಕಾಗಿ, ನೀವು ನವೀಕರಿಸಿದ ಬ್ರೌಸರ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಲು ನಾವು ಶಿಫಾರಸು ಮಾಡುತ್ತೇವೆ (ಅಥವಾ ಇಂಟರ್ನೆಟ್ ಎಕ್ಸ್‌ಪ್ಲೋರರ್‌ನಲ್ಲಿ ಹೊಂದಾಣಿಕೆ ಮೋಡ್ ಅನ್ನು ನಿಷ್ಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸಿ).ಹೆಚ್ಚುವರಿಯಾಗಿ, ನಿರಂತರ ಬೆಂಬಲವನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು, ನಾವು ಶೈಲಿಗಳು ಮತ್ತು ಜಾವಾಸ್ಕ್ರಿಪ್ಟ್ ಇಲ್ಲದೆ ಸೈಟ್ ಅನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತೇವೆ.
ಪ್ರತಿ ಸ್ಲೈಡ್‌ಗೆ ಮೂರು ಲೇಖನಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುವ ಸ್ಲೈಡರ್‌ಗಳು.ಸ್ಲೈಡ್‌ಗಳ ಮೂಲಕ ಚಲಿಸಲು ಹಿಂದಿನ ಮತ್ತು ಮುಂದಿನ ಬಟನ್‌ಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ ಅಥವಾ ಪ್ರತಿ ಸ್ಲೈಡ್ ಮೂಲಕ ಚಲಿಸಲು ಕೊನೆಯಲ್ಲಿ ಸ್ಲೈಡ್ ನಿಯಂತ್ರಕ ಬಟನ್‌ಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ.
ದಕ್ಷ, ಅಗ್ಗದ ಮತ್ತು ಬಾಳಿಕೆ ಬರುವ ಆಮ್ಲಜನಕ ಕಡಿತ ಕ್ರಿಯೆ (ORR) ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕ್ಯಾಟಲಿಸ್ಟ್‌ಗಳು ದ್ವಿತೀಯ Zn-ಏರ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಾಮುಖ್ಯತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ.ಏಕ ಮತ್ತು ಮಿಶ್ರ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಕಾರ್ಬನ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕ್ಯಾಟಲಿಸ್ಟ್‌ಗಳ ORR ಚಟುವಟಿಕೆಯನ್ನು ತಿರುಗುವ ಡಿಸ್ಕ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ (RDE) ಮಾಪನಗಳು, ಟಫೆಲ್ ಇಳಿಜಾರುಗಳು ಮತ್ತು ಕುಟೆಟ್ಸ್ಕಿ-ಲೆವಿಚ್ ಪ್ಲಾಟ್‌ಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ತನಿಖೆ ಮಾಡಲಾಯಿತು.MnOx ಮತ್ತು XC-72R ಸಂಯೋಜನೆಯು ಹೆಚ್ಚಿನ PBP ಚಟುವಟಿಕೆಯನ್ನು ಮತ್ತು 100 mA cm–2 ವರೆಗೆ ಉತ್ತಮ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಕಂಡುಬಂದಿದೆ.ಆಯ್ದ ORR ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಮತ್ತು ಹಿಂದೆ ಹೊಂದುವಂತೆ ಆಮ್ಲಜನಕ ವಿಕಸನ ಕ್ರಿಯೆ (OER) ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಅನ್ನು ಮೂರು-ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಕಾನ್ಫಿಗರೇಶನ್‌ನಲ್ಲಿ ಕಸ್ಟಮ್-ನಿರ್ಮಿತ ದ್ವಿತೀಯ ಸತು-ಗಾಳಿ ಬ್ಯಾಟರಿಯಲ್ಲಿ ಪರೀಕ್ಷಿಸಲಾಯಿತು, ಮತ್ತು ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಾಂದ್ರತೆ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಮೊಲಾರಿಟಿ, ತಾಪಮಾನ, ಆಮ್ಲಜನಕದ ಶುದ್ಧತೆ ಸಹ ಪರೀಕ್ಷಿಸಲಾಯಿತು.ORR ಮತ್ತು OER ನ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳುವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳು.ಅಂತಿಮವಾಗಿ, ದ್ವಿತೀಯ ಸತು-ಗಾಳಿ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಬಾಳಿಕೆ ಮೌಲ್ಯಮಾಪನ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ, 40 ಗಂಟೆಗಳ ಕಾಲ 333 K ನಲ್ಲಿ 4 M NaOH + 0.3 M ZnO ನಲ್ಲಿ 20 mA cm-2 ನಲ್ಲಿ 58-61% ನಷ್ಟು ಶಕ್ತಿಯ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ.
ಆಮ್ಲಜನಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳೊಂದಿಗಿನ ಲೋಹದ-ಗಾಳಿಯ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳನ್ನು ಅತ್ಯಂತ ಆಕರ್ಷಕವಾದ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳೆಂದು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಆಮ್ಲಜನಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳಿಗೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಆಕ್ಟಿವ್ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಸುತ್ತಮುತ್ತಲಿನ ವಾತಾವರಣದಿಂದ ಸುಲಭವಾಗಿ ಪಡೆಯಬಹುದು ಮತ್ತು ಸಂಗ್ರಹಣೆಯ ಅಗತ್ಯವಿಲ್ಲ.ಇದು ಆಮ್ಲಜನಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರವನ್ನು ಅನಿಯಮಿತ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಲು ಅನುಮತಿಸುವ ಮೂಲಕ ಸಿಸ್ಟಮ್ ವಿನ್ಯಾಸವನ್ನು ಸರಳಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಶಕ್ತಿಯ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ.ಆದ್ದರಿಂದ, ಲಿಥಿಯಂ, ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ, ಕಬ್ಬಿಣ, ಸತು ಮತ್ತು ಮೆಗ್ನೀಸಿಯಮ್ನಂತಹ ಆನೋಡ್ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಬಳಸುವ ಲೋಹದ-ಗಾಳಿಯ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳು ಅವುಗಳ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ ಹೊರಹೊಮ್ಮಿವೆ.ಅವುಗಳಲ್ಲಿ, ಸತು ಗಾಳಿಯ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳು ವೆಚ್ಚ, ಸುರಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು ಪರಿಸರ ಸ್ನೇಹಪರತೆಗಾಗಿ ಮಾರುಕಟ್ಟೆಯ ಬೇಡಿಕೆಯನ್ನು ಪೂರೈಸಲು ಸಾಕಷ್ಟು ಸಮರ್ಥವಾಗಿವೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಸತುವು ಜಲೀಯ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಗಳಲ್ಲಿ ಉತ್ತಮ ಸ್ಥಿರತೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಸಾಂದ್ರತೆ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಸಮತೋಲನದಂತಹ ಆನೋಡ್ ವಸ್ತುವಾಗಿ ಅನೇಕ ಅಪೇಕ್ಷಣೀಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.ಸಂಭಾವ್ಯ., ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ರಿವರ್ಸಿಬಿಲಿಟಿ, ಉತ್ತಮ ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕತೆ, ಸಮೃದ್ಧತೆ ಮತ್ತು ನಿರ್ವಹಣೆಯ ಸುಲಭತೆ4,5.ಪ್ರಸ್ತುತ, ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಸತು ಗಾಳಿ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳನ್ನು ಶ್ರವಣ ಸಾಧನಗಳು, ರೈಲ್ವೇ ಸಿಗ್ನಲ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ನ್ಯಾವಿಗೇಷನ್ ಲೈಟ್‌ಗಳಂತಹ ವಾಣಿಜ್ಯ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗಿದ್ದರೂ, ದ್ವಿತೀಯ ಸತು ಗಾಳಿಯ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳು ಲಿಥಿಯಂ-ಆಧಾರಿತ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಬಹುದಾದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ.ಪೋರ್ಟಬಲ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ವೆಹಿಕಲ್ಸ್, ಗ್ರಿಡ್-ಸ್ಕೇಲ್ ಎನರ್ಜಿ ಸ್ಟೋರೇಜ್ ಮತ್ತು ನವೀಕರಿಸಬಹುದಾದ ಶಕ್ತಿ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಬೆಂಬಲಿಸಲು ಸತು ಏರ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಸಂಶೋಧನೆಯನ್ನು ಮುಂದುವರಿಸಲು ಇದು ಯೋಗ್ಯವಾಗಿದೆ.
ಸೆಕೆಂಡರಿ Zn-ಏರ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ವಾಣಿಜ್ಯೀಕರಣವನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸುವ ಸಲುವಾಗಿ ಗಾಳಿಯ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದಲ್ಲಿ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುವುದು ಪ್ರಮುಖ ಉದ್ದೇಶಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿದೆ, ಅವುಗಳೆಂದರೆ ಆಮ್ಲಜನಕ ಕಡಿತ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ (ORR) ಮತ್ತು ಆಮ್ಲಜನಕ ವಿಕಾಸದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ (OER).ಈ ನಿಟ್ಟಿನಲ್ಲಿ, ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ದರವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಮತ್ತು ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಸಮರ್ಥ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕ್ಯಾಟಲಿಸ್ಟ್‌ಗಳನ್ನು ಬಳಸಬಹುದು.ಪ್ರಸ್ತುತ, ಬೈಫಂಕ್ಷನಲ್ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳೊಂದಿಗೆ ಆಮ್ಲಜನಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳನ್ನು ಸಾಹಿತ್ಯದಲ್ಲಿ ಚೆನ್ನಾಗಿ ವಿವರಿಸಲಾಗಿದೆ 8,9,10.ದ್ವಿಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳು ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳ ರಚನೆಯನ್ನು ಸರಳಗೊಳಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಉತ್ಪಾದನಾ ವೆಚ್ಚವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುವ ಸಾಮೂಹಿಕ ವರ್ಗಾವಣೆ ನಷ್ಟವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು, ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ, ORR ಗೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿರುವ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ OER ಗೆ ಸೂಕ್ತವಲ್ಲ ಮತ್ತು ಪ್ರತಿಯಾಗಿ11.ಕಾರ್ಯಾಚರಣಾ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದಲ್ಲಿನ ಈ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು ವೇಗವರ್ಧಕವನ್ನು ವ್ಯಾಪಕ ಶ್ರೇಣಿಯ ವಿಭವಗಳಿಗೆ ಒಡ್ಡಿಕೊಳ್ಳುವಂತೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಇದು ಕಾಲಾನಂತರದಲ್ಲಿ ಅದರ ಮೇಲ್ಮೈ ರಚನೆಯನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಬಹುದು.ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, ಮಧ್ಯಂತರ ಬೈಂಡಿಂಗ್ ಶಕ್ತಿಗಳ ಪರಸ್ಪರ ಅವಲಂಬನೆ ಎಂದರೆ ವೇಗವರ್ಧಕದಲ್ಲಿನ ಸಕ್ರಿಯ ಸೈಟ್‌ಗಳು ಪ್ರತಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗೆ ವಿಭಿನ್ನವಾಗಿರಬಹುದು, ಇದು ಆಪ್ಟಿಮೈಸೇಶನ್ ಅನ್ನು ಸಂಕೀರ್ಣಗೊಳಿಸಬಹುದು.
ದ್ವಿತೀಯ Zn-ಏರ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಿಗೆ ಮತ್ತೊಂದು ಪ್ರಮುಖ ಸಮಸ್ಯೆ ಆಮ್ಲಜನಕದ ವಿನ್ಯಾಸವಾಗಿದೆವಿದ್ಯುದ್ವಾರ, ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ORR ಮತ್ತು OER ಗಾಗಿ ಮೊನೊಫಂಕ್ಷನಲ್ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳು ವಿಭಿನ್ನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಮಾಧ್ಯಮದಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ.ORR ಅನಿಲ ಪ್ರಸರಣ ಪದರವು ಆಮ್ಲಜನಕದ ಅನಿಲವನ್ನು ವೇಗವರ್ಧಕ ಸ್ಥಳಗಳಿಗೆ ಪ್ರವೇಶಿಸಲು ಹೈಡ್ರೋಫೋಬಿಕ್ ಆಗಿರಬೇಕು, ಆದರೆ OER ಗಾಗಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಮೇಲ್ಮೈ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಗುಳ್ಳೆಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಲು ಅನುಕೂಲವಾಗುವಂತೆ ಹೈಡ್ರೋಫಿಲಿಕ್ ಆಗಿರಬೇಕು.ಅಂಜೂರದ ಮೇಲೆ.1 ಜೋರಿಸ್ಸೆನ್ 12 ರ ವಿಮರ್ಶೆಯಿಂದ ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳಲಾದ ಮೂರು ವಿಶಿಷ್ಟವಾದ ದ್ವಿತೀಯಕ ಆಮ್ಲಜನಕ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ವಿನ್ಯಾಸಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ, ಅವುಗಳೆಂದರೆ (i) ಬೈಫಂಕ್ಷನಲ್ ಮೊನೊಲೇಯರ್ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳು, (ii) ಡಬಲ್ ಅಥವಾ ಮಲ್ಟಿಲೇಯರ್ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳು ಮತ್ತು (iii) ಟ್ರಿಪಲ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಕಾನ್ಫಿಗರೇಶನ್‌ಗಳು.
ORR ಮತ್ತು OER ಅನ್ನು ಏಕಕಾಲದಲ್ಲಿ ವೇಗವರ್ಧಿಸುವ ಏಕೈಕ ಪದರದ ದ್ವಿಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ವೇಗವರ್ಧಕವನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಮೊದಲ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ವಿನ್ಯಾಸಕ್ಕಾಗಿ, ಈ ವಿನ್ಯಾಸದಲ್ಲಿ ಮೆಂಬರೇನ್ ಅನ್ನು ಸೇರಿಸಿದರೆ, ನಂತರ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ ಮೆಂಬರೇನ್-ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಅಸೆಂಬ್ಲಿ (MEA) ರಚನೆಯಾಗುತ್ತದೆ.ಎರಡನೆಯ ವಿಧವು ವಿಭಿನ್ನ ಸರಂಧ್ರತೆ ಮತ್ತು ಹೈಡ್ರೋಫೋಬಿಸಿಟಿಯೊಂದಿಗೆ ಎರಡು (ಅಥವಾ ಹೆಚ್ಚು) ವೇಗವರ್ಧಕ ಹಾಸಿಗೆಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ, ಇದು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ವಲಯಗಳಲ್ಲಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳನ್ನು ಗಣನೆಗೆ ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ13,14,15.ಕೆಲವು ಸಂದರ್ಭಗಳಲ್ಲಿ, OER ನ ಹೈಡ್ರೋಫಿಲಿಕ್ ಬದಿಯು ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯವನ್ನು ಎದುರಿಸುತ್ತಿದೆ ಮತ್ತು ORR ನ ಅರೆ-ಹೈಡ್ರೋಫೋಬಿಕ್ ಬದಿಯು 16, 17, 18 ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ಗಳ ತೆರೆದ ತುದಿಗಳನ್ನು ಎದುರಿಸುತ್ತಿರುವಂತೆ ಎರಡು ವೇಗವರ್ಧಕ ಹಾಸಿಗೆಗಳನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಆಮ್ಲಜನಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳು ಮತ್ತು ಸತು ವಿದ್ಯುದ್ವಾರ19,20.ಟೇಬಲ್ S1 ಪ್ರತಿ ವಿನ್ಯಾಸದ ಅನುಕೂಲಗಳು ಮತ್ತು ಅನಾನುಕೂಲಗಳನ್ನು ಪಟ್ಟಿ ಮಾಡುತ್ತದೆ.
ORR ಮತ್ತು OER ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಬೇರ್ಪಡಿಸುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ವಿನ್ಯಾಸದ ಅನುಷ್ಠಾನವು ಹಿಂದೆ ಸುಧಾರಿತ ಸೈಕ್ಲಿಂಗ್ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ತೋರಿಸಿದೆ.ಮೂರು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಕಾನ್ಫಿಗರೇಶನ್‌ಗೆ ಇದು ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಸತ್ಯವಾಗಿದೆ, ಅಲ್ಲಿ ಅಸ್ಥಿರ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳು ಮತ್ತು ಸಹ-ಸೇರ್ಪಡೆಗಳ ಅವನತಿಯನ್ನು ಕಡಿಮೆಗೊಳಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸಂಪೂರ್ಣ ಸಂಭಾವ್ಯ ಶ್ರೇಣಿಯ ಮೇಲೆ ಔಟ್‌ಗ್ಯಾಸಿಂಗ್ ಅನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ನಿಯಂತ್ರಿಸಬಹುದು.ಈ ಕಾರಣಗಳಿಗಾಗಿ, ನಾವು ಈ ಕೆಲಸದಲ್ಲಿ ಮೂರು-ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ Zn-ಏರ್ ಕಾನ್ಫಿಗರೇಶನ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಿದ್ದೇವೆ.
ಈ ಲೇಖನದಲ್ಲಿ, ತಿರುಗುವ ಡಿಸ್ಕ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ (RDE) ಪ್ರಯೋಗಗಳೊಂದಿಗೆ ವಿವಿಧ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳು, ಕಾರ್ಬೊನೇಸಿಯಸ್ ವಸ್ತುಗಳು ಮತ್ತು ಉಲ್ಲೇಖ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳನ್ನು ಹೋಲಿಸುವ ಮೂಲಕ ನಾವು ಮೊದಲು ಹೆಚ್ಚಿನ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ORR ವೇಗವರ್ಧಕಗಳನ್ನು ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡುತ್ತೇವೆ.ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳು ಅವುಗಳ ವಿಭಿನ್ನ ಉತ್ಕರ್ಷಣ ಸ್ಥಿತಿಗಳಿಂದಾಗಿ ಉತ್ತಮ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕ್ಯಾಟಲಿಸ್ಟ್‌ಗಳಾಗಿರುತ್ತವೆ;ಈ ಸಂಯುಕ್ತಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಸುಲಭವಾಗಿ ವೇಗವರ್ಧಿತವಾಗುತ್ತವೆ.ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಮ್ಯಾಂಗನೀಸ್ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳು, ಕೋಬಾಲ್ಟ್ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಕೋಬಾಲ್ಟ್-ಆಧಾರಿತ ಮಿಶ್ರ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳು (ಉದಾಹರಣೆಗೆ NiCo2O4 ಮತ್ತು MnCo2O4) 22,23,24 ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗೆ ಅನುಮತಿಸುವ ಅರ್ಧ-ತುಂಬಿದ ಡಿ-ಆರ್ಬಿಟಲ್‌ಗಳಿಂದಾಗಿ ಕ್ಷಾರೀಯ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಉತ್ತಮ ORR ಅನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ. ಕೆಲಸ ಮತ್ತು ಸುಧಾರಿತ ಕತ್ತರಿಸುವ ಸೌಕರ್ಯ.ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, ಅವು ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚು ಹೇರಳವಾಗಿವೆ ಮತ್ತು ಸ್ವೀಕಾರಾರ್ಹ ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕತೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕತೆ ಮತ್ತು ಉತ್ತಮ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ.ಅಂತೆಯೇ, ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕತೆ ಮತ್ತು ದೊಡ್ಡ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣದ ಅನುಕೂಲಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಕಾರ್ಬೊನೇಸಿಯಸ್ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.ಕೆಲವು ಸಂದರ್ಭಗಳಲ್ಲಿ, ಸಾರಜನಕ, ಬೋರಾನ್, ರಂಜಕ ಮತ್ತು ಸಲ್ಫರ್‌ನಂತಹ ಹೆಟೆರೊಟಾಮ್‌ಗಳನ್ನು ಇಂಗಾಲಕ್ಕೆ ಅದರ ರಚನೆಯನ್ನು ಮಾರ್ಪಡಿಸಲು ಪರಿಚಯಿಸಲಾಗಿದೆ, ಈ ವಸ್ತುಗಳ ORR ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಇನ್ನಷ್ಟು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ.
ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಫಲಿತಾಂಶಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ, ನಾವು ಆಯ್ಕೆಮಾಡಿದ OVR ವೇಗವರ್ಧಕಗಳನ್ನು ಗ್ಯಾಸ್ ಡಿಫ್ಯೂಷನ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ಗಳಲ್ಲಿ (GDE) ಸೇರಿಸಿದ್ದೇವೆ ಮತ್ತು ಅವುಗಳನ್ನು ವಿವಿಧ ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಾಂದ್ರತೆಗಳಲ್ಲಿ ಪರೀಕ್ಷಿಸಿದ್ದೇವೆ.ನಮ್ಮ ಹಿಂದಿನ ಕೆಲಸದಲ್ಲಿ ಆಪ್ಟಿಮೈಸ್ ಮಾಡಲಾದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ-ನಿರ್ದಿಷ್ಟ OER ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ಗಳ ಜೊತೆಗೆ ನಮ್ಮ ಕಸ್ಟಮ್ ಮೂರು-ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಸೆಕೆಂಡರಿ Zn-ಏರ್ ಬ್ಯಾಟರಿಯಲ್ಲಿ ಅತ್ಯಂತ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾದ ORR GDE ವೇಗವರ್ಧಕವನ್ನು ನಂತರ ಜೋಡಿಸಲಾಗಿದೆ26,27.ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಾಂದ್ರತೆ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಮೊಲಾರಿಟಿ, ಸೆಲ್ ಆಪರೇಟಿಂಗ್ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಆಮ್ಲಜನಕದ ಶುದ್ಧತೆಯಂತಹ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು ನಿರಂತರ ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಮತ್ತು ಚಾರ್ಜ್ ಸೈಕ್ಲಿಂಗ್ ಪ್ರಯೋಗಗಳ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಆಮ್ಲಜನಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳ ಸಂಭಾವ್ಯತೆಯನ್ನು ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆ ಮಾಡಲಾಯಿತು.ಅಂತಿಮವಾಗಿ, Zn-ಏರ್ ಸೆಕೆಂಡರಿ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ನಿರಂತರ ಸೈಕ್ಲಿಂಗ್ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಮೌಲ್ಯಮಾಪನ ಮಾಡಲಾಯಿತು.
MnOx28 ಅನ್ನು ರಾಸಾಯನಿಕ ರೆಡಾಕ್ಸ್ ವಿಧಾನದಿಂದ ತಯಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ: 50 ಮಿಲಿ 0.04 M KMnO4 ದ್ರಾವಣವನ್ನು (ಫಿಶರ್ ಸೈಂಟಿಫಿಕ್, 99%) 100 ಮಿಲಿ 0.03 M Mn(CH3COO)2 (ಫಿಶರ್ ಸೈಂಟಿಫಿಕ್, 98%) ಗೆ ಕಂದು ಅವಕ್ಷೇಪವನ್ನು ರೂಪಿಸಲು ಸೇರಿಸಲಾಯಿತು.ಮಿಶ್ರಣವನ್ನು ದುರ್ಬಲಗೊಳಿಸಿದ ಸೋಡಿಯಂ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸೈಡ್ನೊಂದಿಗೆ pH 12 ಗೆ ಸರಿಹೊಂದಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ನಂತರ ಅವಕ್ಷೇಪವನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸಲು 2500 rpm ನಲ್ಲಿ 3-5 ಬಾರಿ ಕೇಂದ್ರಾಪಗಾಮಿಗೊಳಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.ಪರ್ಮಾಂಗನೇಟ್ ಅಯಾನಿನ ನೇರಳೆ ಬಣ್ಣವು ಕಣ್ಮರೆಯಾಗುವವರೆಗೆ ಅವಕ್ಷೇಪವನ್ನು ಡಿಯೋನೈಸ್ಡ್ ನೀರಿನಿಂದ ತೊಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.ಅಂತಿಮವಾಗಿ, ನಿಕ್ಷೇಪಗಳನ್ನು ರಾತ್ರಿಯಲ್ಲಿ 333 K ನಲ್ಲಿ ಗಾಳಿಯಲ್ಲಿ ಒಣಗಿಸಿ ನಂತರ ಪುಡಿಮಾಡಲಾಯಿತು.
ಸ್ಪಿನೆಲ್ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳು Co3O4, NiCo2O4, ಮತ್ತು MnCo2O4ಗಳು ಉಷ್ಣ ವಿಘಟನೆಯಿಂದ ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲ್ಪಟ್ಟವು.NiCo2O4 ಮತ್ತು MnCo2O4 ಅನ್ನು 0.5 M (14.5 ಗ್ರಾಂ) ನಿಕಲ್ (II) ನೈಟ್ರೇಟ್ ಹೆಕ್ಸಾಹೈಡ್ರೇಟ್, Ni(NO3)2⋅6H2O (ಫಿಶರ್ ಸೈಂಟಿಫಿಕ್, 99.9%) ಅಥವಾ 0.5 M (12.6 ಗ್ರಾಂ) ಟೆಟ್ರಾಹೈಡ್ರೇಟ್ (InI(InI) ಮ್ಯಾಂಗನೀಸ್) 3 ಅನ್ನು ಸೇರಿಸುವ ಮೂಲಕ ತಯಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ))2 4H2O (ಸಿಗ್ಮಾ ಆಲ್ಡ್ರಿಚ್, ≥ 97%) ಮತ್ತು 1 M (29.1 g) ಕೋಬಾಲ್ಟ್(II) ನೈಟ್ರೇಟ್ ಹೆಕ್ಸಾಹೈಡ್ರೇಟ್, Co(NO3)2 6H2O (ಫಿಶರ್ ಸೈಂಟಿಫಿಕ್, 98+%, ACS ಕಾರಕಗಳು) ಮೆಥನಾಲ್ (ಫಿಶರ್ ಸೈಂಟಿಫಿಕ್ 9.9.9 ) 100 ಮಿಲಿ ದುರ್ಬಲಗೊಳಿಸುವ ಬಾಟಲುಗಳಲ್ಲಿ.ಮೆಥನಾಲ್ ಅನ್ನು ಸಣ್ಣ ಭಾಗಗಳಲ್ಲಿ ಪರಿವರ್ತನೆ ಲೋಹದ ನೈಟ್ರೇಟ್ಗೆ ಏಕರೂಪದ ಪರಿಹಾರವನ್ನು ಪಡೆಯುವವರೆಗೆ ನಿರಂತರ ಸ್ಫೂರ್ತಿದಾಯಕದೊಂದಿಗೆ ಸೇರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.ನಂತರ ದ್ರಾವಣವನ್ನು ಕ್ರೂಸಿಬಲ್‌ಗೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ಬಿಸಿ ತಟ್ಟೆಯಲ್ಲಿ ಬಿಸಿಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ, ಗಾಢ ಕೆಂಪು ಘನವನ್ನು ಬಿಡಲಾಗುತ್ತದೆ.ಘನವನ್ನು ಗಾಳಿಯಲ್ಲಿ 20 ಗಂಟೆಗಳ ಕಾಲ 648 K ನಲ್ಲಿ ಕ್ಯಾಲ್ಸಿನ್ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ.ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಘನವನ್ನು ನಂತರ ಉತ್ತಮ ಪುಡಿಯಾಗಿ ಪುಡಿಮಾಡಲಾಯಿತು.Co3O4 ನ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ Ni(NO3)2 6H2O ಅಥವಾ Mn(NO3)2 4H2O ಅನ್ನು ಸೇರಿಸಲಾಗಿಲ್ಲ.
300 m2/g (ಸಿಗ್ಮಾ ಆಲ್ಡ್ರಿಚ್) ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ನ್ಯಾನೊಶೀಟ್‌ಗಳು, ಸಾರಜನಕ (ಸಿಗ್ಮಾ ಆಲ್ಡ್ರಿಚ್), ಕಾರ್ಬನ್ ಕಪ್ಪು ಪುಡಿ (ವಲ್ಕನ್ XC-72R, ಕ್ಯಾಬಟ್ ಕಾರ್ಪೊರೇಷನ್, 100%), MnO2 (ಸಿಗ್ಮಾ ಆಲ್ಡ್ರಿಚ್) ಮತ್ತು 5 wt.% Pt/C (Acros Organics) ಅನ್ನು ಹಾಗೆಯೇ ಬಳಸಲಾಗಿದೆ.
RDE (ಪೈನ್ ರಿಸರ್ಚ್ ಇನ್ಸ್ಟ್ರುಮೆಂಟೇಶನ್) ಮಾಪನಗಳನ್ನು 1 M NaOH ನಲ್ಲಿ ವಿವಿಧ ORR ವೇಗವರ್ಧಕಗಳ ಚಟುವಟಿಕೆಯನ್ನು ಮೌಲ್ಯಮಾಪನ ಮಾಡಲು ಬಳಸಲಾಗಿದೆ.1 mg ವೇಗವರ್ಧಕ + 1 ಮಿಲಿ ಡಿಯೋನೈಸ್ಡ್ (DI) H2O + 0.5 ml ಐಸೊಪ್ರೊಪನಾಲ್ (IPA) + 5 µl 5 wt% Nafion 117 (ಸಿಗ್ಮಾ-ಆಲ್ಡ್ರಿಚ್) ಅನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ವೇಗವರ್ಧಕ ಶಾಯಿಯನ್ನು ಬಳಸಲಾಗಿದೆ.Vulcan XC-72R ಅನ್ನು ಸೇರಿಸಿದಾಗ, ವೇಗವರ್ಧಕ ಬಣ್ಣವು 0.5 mg ವೇಗವರ್ಧಕ + 0.5 mg Vulcan XC-72R + 1 ml DI HO + 0.5 ml IPA + 5 µl 5 wt% Nafion 117 ಅನ್ನು ಸ್ಥಿರವಾಗಿ ಲೋಡ್ ಮಾಡುವುದನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸುತ್ತದೆ.ಮಿಶ್ರಣವನ್ನು 20 ನಿಮಿಷಗಳ ಕಾಲ sonicated ಮತ್ತು 4 ನಿಮಿಷಗಳ ಕಾಲ 28,000 rpm ನಲ್ಲಿ ಕೋಲ್-ಪಾರ್ಮರ್ ಲ್ಯಾಬ್‌ಜೆನ್ 7 ಸರಣಿ ಹೋಮೋಜೆನೈಜರ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಏಕರೂಪಗೊಳಿಸಲಾಯಿತು.ನಂತರ ಶಾಯಿಯನ್ನು 4 mm (ಕೆಲಸದ ಪ್ರದೇಶ ≈ 0.126 cm2) ವ್ಯಾಸದ ಗಾಜಿನ ಕಾರ್ಬನ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ (ಪೈನ್ ಇನ್ಸ್ಟ್ರುಮೆಂಟ್ ಕಂಪನಿ) ಮೇಲ್ಮೈಗೆ 8 μl ನ ಮೂರು ಆಲ್ಕೋಟ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಅನ್ವಯಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ≈120 μg cm ಲೋಡ್ ಅನ್ನು ಒದಗಿಸಲು ಪದರಗಳ ನಡುವೆ ಒಣಗಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. -2.ಅನ್ವಯಗಳ ನಡುವೆ, ಗ್ಲಾಸಿ ಕಾರ್ಬನ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಮೇಲ್ಮೈಯನ್ನು ಮೈಕ್ರೋಕ್ಲೋತ್ (ಬ್ಯುಹ್ಲರ್) ಮತ್ತು 1.0 ಎಂಎಂ ಮತ್ತು 0.5 ಎಂಎಂ ಅಲ್ಯುಮಿನಾ ಪೌಡರ್ (ಮೈಕ್ರೋಪಾಲಿಷ್, ಬ್ಯುಹ್ಲರ್) ನೊಂದಿಗೆ ಅನುಕ್ರಮವಾಗಿ ತೇವಗೊಳಿಸಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ನಂತರ ಡಿಯೋನೈಸ್ಡ್ H2O ನಲ್ಲಿ ಸೋನಿಕೇಶನ್ ಮಾಡಲಾಯಿತು.
ORR ಗ್ಯಾಸ್ ಡಿಫ್ಯೂಷನ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ನಮ್ಮ ಹಿಂದೆ ವಿವರಿಸಿದ ಪ್ರೋಟೋಕಾಲ್ 28 ರ ಪ್ರಕಾರ ತಯಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.ಮೊದಲನೆಯದಾಗಿ, ವೇಗವರ್ಧಕ ಪುಡಿ ಮತ್ತು ವಲ್ಕನ್ XC-72R ಅನ್ನು 1: 1 ತೂಕದ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿ ಬೆರೆಸಲಾಯಿತು.ನಂತರ ಪಾಲಿಟೆಟ್ರಾಫ್ಲೋರೋಎಥಿಲೀನ್ (PTFE) ದ್ರಾವಣದ ಮಿಶ್ರಣವನ್ನು (H2O ನಲ್ಲಿ 60 wt.%) ಮತ್ತು 1: 1 ರ IPA / H2O ಅನುಪಾತದೊಂದಿಗೆ ದ್ರಾವಕವನ್ನು ಒಣ ಪುಡಿ ಮಿಶ್ರಣಕ್ಕೆ ಸೇರಿಸಲಾಯಿತು.ವೇಗವರ್ಧಕ ಬಣ್ಣವನ್ನು ಸುಮಾರು 20 ನಿಮಿಷಗಳ ಕಾಲ ಸೋನಿಕೇಟ್ ಮಾಡಿ ಮತ್ತು 28,000 ಆರ್‌ಪಿಎಮ್‌ನಲ್ಲಿ ಸುಮಾರು 4 ನಿಮಿಷಗಳ ಕಾಲ ಏಕರೂಪಗೊಳಿಸಿ.ಶಾಯಿಯನ್ನು ನಂತರ 13 ಮಿಮೀ ವ್ಯಾಸದ (AvCarb GDS 1120) ಪೂರ್ವ-ಕಟ್ ಕಾರ್ಬನ್ ಕಾಗದದ ಮೇಲೆ ಒಂದು ಚಾಕು ಜೊತೆ ತೆಳುವಾಗಿ ಅನ್ವಯಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು 2 mg cm2 ವೇಗವರ್ಧಕ ಅಂಶವನ್ನು ತಲುಪುವವರೆಗೆ ಒಣಗಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.
OER ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳನ್ನು Ni-Fe ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸೈಡ್ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳ ಕ್ಯಾಥೋಡಿಕ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡೆಪೊಸಿಷನ್ ಮೂಲಕ 15 mm x 15 mm ಸ್ಟೇನ್‌ಲೆಸ್ ಸ್ಟೀಲ್ ಮೇಲೆ ತಯಾರಿಸಲಾಯಿತು.ಜಾಲರಿ(DeXmet Corp, 4SS 5-050) ವರದಿ 26,27.ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡೆಪೊಸಿಷನ್ ಅನ್ನು ಸ್ಟ್ಯಾಂಡರ್ಡ್ ಮೂರು-ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಅರ್ಧ-ಕೋಶದಲ್ಲಿ (ಸುಮಾರು 20 cm3 ಪಾಲಿಮರ್-ಲೇಪಿತ ಗಾಜಿನ ಕೋಶ) Pt ಗ್ರಿಡ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಕೌಂಟರ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ನಂತೆ ಮತ್ತು 1 M NaOH ನಲ್ಲಿ Hg/HgO ಒಂದು ಉಲ್ಲೇಖ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದಲ್ಲಿ ನಡೆಸಲಾಯಿತು.10 ಎಂಎಂ ದಪ್ಪದ ಕಾರ್ಬನ್ ಸ್ಟೀಲ್ ಪಂಚ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಸರಿಸುಮಾರು 0.8 ಸೆಂ 2 ಪ್ರದೇಶವನ್ನು ಕತ್ತರಿಸುವ ಮೊದಲು ವೇಗವರ್ಧಕ ಲೇಪಿತ ಸ್ಟೇನ್‌ಲೆಸ್ ಸ್ಟೀಲ್ ಮೆಶ್ ಅನ್ನು ಗಾಳಿಯಲ್ಲಿ ಒಣಗಿಸಲು ಅನುಮತಿಸಿ.
ಹೋಲಿಕೆಗಾಗಿ, ವಾಣಿಜ್ಯ ORR ಮತ್ತು OER ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳನ್ನು ಅದೇ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಸ್ವೀಕರಿಸಿ ಮತ್ತು ಪರೀಕ್ಷಿಸಿದಂತೆ ಬಳಸಲಾಗಿದೆ.ವಾಣಿಜ್ಯ ORR ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ (QSI ನ್ಯಾನೋ ಗ್ಯಾಸ್ ಡಿಫ್ಯೂಷನ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್, ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸ್ಫಿಯರ್, 0.35 mm ದಪ್ಪ) ಮ್ಯಾಂಗನೀಸ್ ಮತ್ತು ಕಾರ್ಬನ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಅನ್ನು ನಿಕಲ್ ಮೆಶ್ ಕರೆಂಟ್ ಸಂಗ್ರಾಹಕದಿಂದ ಲೇಪಿಸಲಾಗಿದೆ, ಆದರೆ ವಾಣಿಜ್ಯ OER ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ (ಟೈಪ್ 1.7, ವಿಶೇಷ ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟೋ ಆನೋಡ್, BV) 13 ದಪ್ಪವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಮಿಮೀ1.6 ಮಿಮೀ ವರೆಗೆ ವಿಸ್ತರಿಸಿದ ಟೈಟಾನಿಯಂ ಮೆಶ್ ರು-ಇರ್ ಮಿಶ್ರ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ನೊಂದಿಗೆ ಲೇಪಿತವಾಗಿದೆ.
ವೇಗವರ್ಧಕಗಳ ಮೇಲ್ಮೈ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ಸಂಯೋಜನೆಯನ್ನು FEI ಕ್ವಾಂಟಾ 650 FEG ಸ್ಕ್ಯಾನಿಂಗ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪ್ (SEM) ಬಳಸಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ನಿರ್ವಾತ ಮತ್ತು 5 kV ವೇಗವರ್ಧಕ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ.ಪೌಡರ್ ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಡಿಫ್ರಾಕ್ಷನ್ (XRD) ಡೇಟಾವನ್ನು ಬ್ರೂಕರ್ D8 ಅಡ್ವಾನ್ಸ್ ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಡಿಫ್ರಾಕ್ಟೋಮೀಟರ್‌ನಲ್ಲಿ ತಾಮ್ರದ ಕೊಳವೆ ಮೂಲದೊಂದಿಗೆ (λ = 1.5418 Å) ಸಂಗ್ರಹಿಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಬ್ರೂಕರ್ ಡಿಫ್ರಕ್ಷನ್ ಸೂಟ್ EVA ಸಾಫ್ಟ್‌ವೇರ್ ಬಳಸಿ ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಲಾಗಿದೆ.
ಎಲ್ಲಾ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಅಳತೆಗಳನ್ನು ಜೈವಿಕ SP-150 ಪೊಟೆನ್ಟಿಯೋಸ್ಟಾಟ್ ಮತ್ತು EC-ಲ್ಯಾಬ್ ಸಾಫ್ಟ್‌ವೇರ್ ಬಳಸಿ ನಡೆಸಲಾಯಿತು.RDE ಮತ್ತು GDE ಯ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು 200 cm3 ಜಾಕೆಟ್ ಗ್ಲಾಸ್ ಸೆಲ್ ಮತ್ತು ಒಂದು ಉಲ್ಲೇಖ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರವಾಗಿ Laggin ಕ್ಯಾಪಿಲ್ಲರಿ ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಪ್ರಮಾಣಿತ ಮೂರು-ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಸೆಟಪ್ನಲ್ಲಿ ಪರೀಕ್ಷಿಸಲಾಯಿತು.1 M NaOH ನಲ್ಲಿ Pt ಮೆಶ್ ಮತ್ತು Hg/HgO ಅನ್ನು ಕ್ರಮವಾಗಿ ಕೌಂಟರ್ ಮತ್ತು ರೆಫರೆನ್ಸ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ಗಳಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಪ್ರತಿ ಪ್ರಯೋಗದಲ್ಲಿ RDE ಮಾಪನಗಳಿಗಾಗಿ, ತಾಜಾ 1 M NaOH ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯವನ್ನು ಬಳಸಲಾಯಿತು, ಅದರ ತಾಪಮಾನವು ಪರಿಚಲನೆಯ ನೀರಿನ ಸ್ನಾನವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು 298 K ನಲ್ಲಿ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ (TC120, ಗ್ರಾಂಟ್).ಪ್ರತಿ ಪ್ರಯೋಗಕ್ಕೂ ಮೊದಲು ಕನಿಷ್ಠ 30 ನಿಮಿಷಗಳ ಕಾಲ 25-50 µm ಸರಂಧ್ರತೆಯೊಂದಿಗೆ ಗಾಜಿನ ಫ್ರಿಟ್ ಮೂಲಕ ಅನಿಲ ಆಮ್ಲಜನಕ (BOC) ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯದೊಳಗೆ ಬಬ್ಲಿಂಗ್ ಮಾಡುತ್ತಿತ್ತು.ORR ಧ್ರುವೀಕರಣ ವಕ್ರಾಕೃತಿಗಳನ್ನು ಪಡೆಯಲು, ಸಂಭಾವ್ಯತೆಯನ್ನು 0.1 ರಿಂದ -0.5 V (Hg/HgO ಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ) 400 rpm ನಲ್ಲಿ 5 mV s -1 ಸ್ಕ್ಯಾನ್ ದರದಲ್ಲಿ ಸ್ಕ್ಯಾನ್ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ.50 mV s-1 ದರದಲ್ಲಿ 0 ಮತ್ತು -1.0 V ಮತ್ತು Hg/HgO ನಡುವಿನ ಸಂಭಾವ್ಯತೆಯನ್ನು ಗುಡಿಸುವ ಮೂಲಕ ಆವರ್ತಕ ವೋಲ್ಟಾಮೊಗ್ರಾಮ್‌ಗಳನ್ನು ಪಡೆಯಲಾಗಿದೆ.
ಎಚ್‌ಡಿಇ ಮಾಪನಗಳಿಗಾಗಿ, 1 M NaOH ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯವನ್ನು ಪರಿಚಲನೆಯ ನೀರಿನ ಸ್ನಾನದೊಂದಿಗೆ 333 K ನಲ್ಲಿ ನಿರ್ವಹಿಸಲಾಗಿದೆ.200 cm3/min ದರದಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ನ ಹಿಂಭಾಗಕ್ಕೆ ಆಮ್ಲಜನಕದ ನಿರಂತರ ಪೂರೈಕೆಯೊಂದಿಗೆ 0.8 cm2 ನ ಸಕ್ರಿಯ ಪ್ರದೇಶವು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್‌ಗೆ ಒಡ್ಡಿಕೊಂಡಿದೆ.ಕೆಲಸದ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರ ಮತ್ತು ಉಲ್ಲೇಖ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದ ನಡುವಿನ ಸ್ಥಿರ ಅಂತರವು 10 ಮಿಮೀ, ಮತ್ತು ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರ ಮತ್ತು ಕೌಂಟರ್ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದ ನಡುವಿನ ಅಂತರವು 13-15 ಮಿಮೀ.ನಿಕಲ್ ತಂತಿ ಮತ್ತು ಜಾಲರಿ ಅನಿಲ ಬದಿಯಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಸಂಪರ್ಕವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ.ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದ ಸ್ಥಿರತೆ ಮತ್ತು ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಮೌಲ್ಯಮಾಪನ ಮಾಡಲು ಕ್ರೊನೊಪೊಟೆನ್ಟಿಯೊಮೆಟ್ರಿಕ್ ಅಳತೆಗಳನ್ನು 10, 20, 50 ಮತ್ತು 100 mA cm-2 ನಲ್ಲಿ ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳಲಾಗಿದೆ.
ORR ಮತ್ತು OER ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು PTFE29 ಇನ್ಸರ್ಟ್‌ನೊಂದಿಗೆ 200 cm3 ಜಾಕೆಟ್ ಮಾಡಿದ ಗಾಜಿನ ಕೋಶದಲ್ಲಿ ಮೌಲ್ಯಮಾಪನ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ.ಸಿಸ್ಟಮ್ನ ಸ್ಕೀಮ್ಯಾಟಿಕ್ ರೇಖಾಚಿತ್ರವನ್ನು ಚಿತ್ರ S1 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ.ಬ್ಯಾಟರಿಯಲ್ಲಿನ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳು ಮೂರು-ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ಸಂಪರ್ಕ ಹೊಂದಿವೆ.ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರವು ರಿಲೇ ಮಾಡ್ಯೂಲ್ (ಸಾಂಗಲ್, SRD-05VDC-SL-C) ಮತ್ತು ಸತುವು ಆನೋಡ್ನೊಂದಿಗೆ ಮೈಕ್ರೋಕಂಟ್ರೋಲರ್ (ರಾಸ್ಪ್ಬೆರಿ ಪೈ 2014© ಮಾದರಿ B+V1.2) ಗೆ ಸಂಪರ್ಕಗೊಂಡಿರುವ ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ-ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ORR ಮತ್ತು OER ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ.ಜೋಡಿಯಾಗಿ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳು ಮತ್ತು 4 M NaOH ನಲ್ಲಿನ ಉಲ್ಲೇಖ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರ Hg/HgO ಸತು ಆನೋಡ್‌ನಿಂದ 3 ಮಿಮೀ ದೂರದಲ್ಲಿದೆ.ರಾಸ್ಪ್ಬೆರಿ ಪೈ ಮತ್ತು ರಿಲೇ ಮಾಡ್ಯೂಲ್ ಅನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಲು ಮತ್ತು ನಿಯಂತ್ರಿಸಲು ಪೈಥಾನ್ ಸ್ಕ್ರಿಪ್ಟ್ ಅನ್ನು ಬರೆಯಲಾಗಿದೆ.
ಸತುವು ಫಾಯಿಲ್ ಆನೋಡ್ (ಗುಡ್‌ಫೆಲೋ, 1 ಮಿಮೀ ದಪ್ಪ, 99.95%) ಅನ್ನು ಸರಿಹೊಂದಿಸಲು ಕೋಶವನ್ನು ಮಾರ್ಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಪಾಲಿಮರ್ ಕವರ್ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳನ್ನು ಸರಿಸುಮಾರು 10 ಮೀ ನಿಗದಿತ ದೂರದಲ್ಲಿ ಇರಿಸಲು ಅವಕಾಶ ಮಾಡಿಕೊಟ್ಟಿತು.4 ಮಿಮೀ ಅಂತರದಲ್ಲಿ.ನೈಟ್ರೈಲ್ ರಬ್ಬರ್ ಪ್ಲಗ್‌ಗಳು ಮುಚ್ಚಳದಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳನ್ನು ಸರಿಪಡಿಸಿವೆ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳ ವಿದ್ಯುತ್ ಸಂಪರ್ಕಗಳಿಗೆ ನಿಕಲ್ ತಂತಿಗಳನ್ನು (ಆಲ್ಫಾ ಏಸರ್, 0.5 ಮಿಮೀ ವ್ಯಾಸ, ಅನೆಲ್ಡ್, 99.5% ನಿ) ಬಳಸಲಾಯಿತು.ಝಿಂಕ್ ಫಾಯಿಲ್ ಆನೋಡ್ ಅನ್ನು ಮೊದಲು ಐಸೊಪ್ರೊಪನಾಲ್ ಮತ್ತು ನಂತರ ಡೀಯೋನೈಸ್ಡ್ ನೀರಿನಿಂದ ಸ್ವಚ್ಛಗೊಳಿಸಲಾಯಿತು, ಮತ್ತು ಫಾಯಿಲ್ನ ಮೇಲ್ಮೈಯನ್ನು ಪಾಲಿಪ್ರೊಪಿಲೀನ್ ಟೇಪ್ (ಏವನ್, AVN9811060K, 25 µm ದಪ್ಪ) ಸುಮಾರು 0.8 cm2 ಸಕ್ರಿಯ ಪ್ರದೇಶವನ್ನು ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸಲು ಮುಚ್ಚಲಾಯಿತು.
ಎಲ್ಲಾ ಸೈಕ್ಲಿಂಗ್ ಪ್ರಯೋಗಗಳನ್ನು 4 M NaOH + 0.3 M ZnO ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್‌ನಲ್ಲಿ 333 K ನಲ್ಲಿ ಗಮನಿಸದ ಹೊರತು ನಡೆಸಲಾಯಿತು.ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ, Hg/HgO ಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ ಇವ್ ಆಮ್ಲಜನಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದ (ORR ಮತ್ತು OER) ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ, Hg/HgO ಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ Ece ಸತುವು ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ, Hg/HgO ಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ Ece ಪೂರ್ಣವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ. ಜೀವಕೋಶದ ಸಂಭಾವ್ಯ ಅಥವಾ ಸಂಭಾವ್ಯ ವ್ಯತ್ಯಾಸ.ಎರಡು ಬ್ಯಾಟರಿ ಸಾಮರ್ಥ್ಯಗಳ ನಡುವೆ.ಆಮ್ಲಜನಕ ಅಥವಾ ಸಂಕುಚಿತ ಗಾಳಿಯನ್ನು OPP ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದ ಹಿಂಭಾಗಕ್ಕೆ 200 cm3/min ಸ್ಥಿರ ಹರಿವಿನ ದರದಲ್ಲಿ ಸರಬರಾಜು ಮಾಡಲಾಗಿದೆ.ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ಗಳ ಸೈಕ್ಲಿಂಗ್ ಸ್ಥಿರತೆ ಮತ್ತು ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಾಂದ್ರತೆಯು 20 mA cm-2, 30 ನಿಮಿಷಗಳ ಚಕ್ರದ ಸಮಯ ಮತ್ತು ಪ್ರತಿ ಅರ್ಧ ಚಕ್ರದ ನಡುವೆ 1 ನಿಮಿಷಗಳ OCV ವಿಶ್ರಾಂತಿ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ.ಪ್ರತಿ ಪರೀಕ್ಷೆಗೆ ಕನಿಷ್ಠ 10 ಚಕ್ರಗಳನ್ನು ನಡೆಸಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ಕಾಲಾನಂತರದಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲು 1, 5 ಮತ್ತು 10 ಚಕ್ರಗಳಿಂದ ಡೇಟಾವನ್ನು ಹೊರತೆಗೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.
ORR ವೇಗವರ್ಧಕದ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನವನ್ನು SEM (Fig. 2) ನಿಂದ ನಿರೂಪಿಸಲಾಗಿದೆ, ಮತ್ತು ಪುಡಿ ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಡಿಫ್ರಾಕ್ಷನ್ ಮಾಪನಗಳು ಮಾದರಿಗಳ ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆಯನ್ನು ದೃಢಪಡಿಸಿದವು (Fig. 3).ವೇಗವರ್ಧಕ ಮಾದರಿಗಳ ರಚನಾತ್ಮಕ ನಿಯತಾಂಕಗಳನ್ನು ಕೋಷ್ಟಕ 1 ರಲ್ಲಿ ನೀಡಲಾಗಿದೆ. 1. ಮ್ಯಾಂಗನೀಸ್ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳನ್ನು ಹೋಲಿಸಿದಾಗ, ಅಂಜೂರದಲ್ಲಿ ವಾಣಿಜ್ಯ MnO2.2a ದೊಡ್ಡ ಕಣಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ, ಮತ್ತು Fig. 3a ನಲ್ಲಿನ ವಿವರ್ತನೆಯ ಮಾದರಿಯು ಟೆಟ್ರಾಗೋನಲ್ β-MnO2 ಗೆ JCPDS 24-0735 ಗೆ ಅನುರೂಪವಾಗಿದೆ.ಇದಕ್ಕೆ ತದ್ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ, Fig. 2b ನಲ್ಲಿನ MnOx ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಸೂಕ್ಷ್ಮವಾದ ಮತ್ತು ಸೂಕ್ಷ್ಮವಾದ ಕಣಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಚಿತ್ರ 66 ° ನಲ್ಲಿನ ವಿವರ್ತನೆಯ ಮಾದರಿಗೆ ಅನುರೂಪವಾಗಿದೆ ಶಿಖರಗಳು (110), (220), (310), (211), ಮತ್ತು (541) ಟೆಟ್ರಾಹೆಡ್ರಲಿ ಸೆಂಟರ್ಡ್ α-MnO2 ಹೈಡ್ರೇಟ್, JCPDS 44-014028.
(a) MnO2, (b) MnOx, (c) Co3O4, (d) NiCo2O4, (e) MnCo2O4, (f) ವಲ್ಕನ್ XC-72R, (g) ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್, (h) ನೈಟ್ರೋಜನ್ ಡೋಪ್ಡ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್, (ಮತ್ತು ) 5 wt .% Pt/C.
(a) MnO2, (b) MnOx, (c) Co3O4, (d) NiCo2O4, (e) MnCo2O4, (f) ವಲ್ಕನ್ XC-72R, ಸಾರಜನಕ-ಡೋಪ್ಡ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್, ಮತ್ತು (g) 5 ರ ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಮಾದರಿಗಳು % ಪ್ಲಾಟಿನಂ / ಕಾರ್ಬನ್.
ಅಂಜೂರದ ಮೇಲೆ.2c-e, ಕೋಬಾಲ್ಟ್ Co3O4, NiCo2O4, ಮತ್ತು MnCo2O4 ಆಧಾರಿತ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳ ಮೇಲ್ಮೈ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನವು ಅನಿಯಮಿತ ಗಾತ್ರದ ಕಣಗಳ ಸಮೂಹಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ.ಅಂಜೂರದ ಮೇಲೆ.3c-e ಈ ಎಲ್ಲಾ ಪರಿವರ್ತನೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆಲೋಹದಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳು ಸ್ಪಿನೆಲ್ ರಚನೆ ಮತ್ತು ಒಂದೇ ರೀತಿಯ ಘನ ಸ್ಫಟಿಕ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ (JCPDS 01-1152, JCPDS 20-0781, ಮತ್ತು JCPDS 23-1237, ಕ್ರಮವಾಗಿ).ಉಷ್ಣ ವಿಘಟನೆಯ ವಿಧಾನವು ಹೆಚ್ಚು ಸ್ಫಟಿಕದಂತಹ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಎಂದು ಇದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ, ವಿವರ್ತನೆಯ ಮಾದರಿಯಲ್ಲಿ ಬಲವಾದ ಉತ್ತಮವಾಗಿ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾದ ಶಿಖರಗಳಿಂದ ಸಾಕ್ಷಿಯಾಗಿದೆ.
ಕಾರ್ಬನ್ ವಸ್ತುಗಳ SEM ಚಿತ್ರಗಳು ದೊಡ್ಡ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ.ಅಂಜೂರದ ಮೇಲೆ.2f ವಲ್ಕನ್ XC-72R ಕಾರ್ಬನ್ ಕಪ್ಪು ದಟ್ಟವಾಗಿ ಪ್ಯಾಕ್ ಮಾಡಲಾದ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್‌ಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ.ಇದಕ್ಕೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ, ಚಿತ್ರ 2g ನಲ್ಲಿನ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ ನೋಟವು ಕೆಲವು ಒಟ್ಟುಗೂಡಿಸುವಿಕೆಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೆಚ್ಚು ಅಸ್ತವ್ಯಸ್ತವಾಗಿರುವ ಫಲಕಗಳಾಗಿವೆ.ಆದಾಗ್ಯೂ, N-ಡೋಪ್ಡ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ (Fig. 2h) ತೆಳುವಾದ ಪದರಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವುದು ಕಂಡುಬರುತ್ತದೆ.ವಲ್ಕನ್ XC-72R, ವಾಣಿಜ್ಯ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ನ್ಯಾನೊಶೀಟ್‌ಗಳು ಮತ್ತು N-ಡೋಪ್ಡ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ ಅನುಗುಣವಾದ ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಡಿಫ್ರಾಕ್ಷನ್ ಮಾದರಿಗಳು ಅಂಜೂರದಲ್ಲಿ.3f (002) ಮತ್ತು (100) ಕಾರ್ಬನ್ ಶಿಖರಗಳ 2θ ಮೌಲ್ಯಗಳಲ್ಲಿ ಸಣ್ಣ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.ವಲ್ಕನ್ XC-72R ಅನ್ನು JCPDS 41-1487 ರಲ್ಲಿ ಶಿಖರಗಳು (002) ಮತ್ತು (100) 24.5 ° ಮತ್ತು 43.2 ° ನಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬರುವ ಷಡ್ಭುಜೀಯ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಎಂದು ಗುರುತಿಸಲಾಗಿದೆ.ಅಂತೆಯೇ, ಎನ್-ಡೋಪ್ಡ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ (002) ಮತ್ತು (100) ಶಿಖರಗಳು ಕ್ರಮವಾಗಿ 26.7 ° ಮತ್ತು 43.3 ° ನಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬರುತ್ತವೆ.ವಲ್ಕನ್ XC-72R ಮತ್ತು ನೈಟ್ರೋಜನ್-ಡೋಪ್ಡ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಡಿಫ್ರಾಕ್ಷನ್ ಮಾದರಿಗಳಲ್ಲಿ ಹಿನ್ನಲೆಯ ತೀವ್ರತೆಯು ಅವುಗಳ ಮೇಲ್ಮೈ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ಈ ವಸ್ತುಗಳ ಹೆಚ್ಚು ಅಸ್ತವ್ಯಸ್ತವಾಗಿರುವ ಸ್ವಭಾವದ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ ಕಂಡುಬರುತ್ತದೆ.ಇದಕ್ಕೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ, ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ನ್ಯಾನೊಶೀಟ್‌ಗಳ ವಿವರ್ತನೆಯ ಮಾದರಿಯು 26.5 ° ನಲ್ಲಿ ತೀಕ್ಷ್ಣವಾದ, ತೀವ್ರವಾದ ಶಿಖರವನ್ನು (002) ಮತ್ತು 44 ° ನಲ್ಲಿ ಸಣ್ಣ ವಿಶಾಲವಾದ ಶಿಖರವನ್ನು (100) ತೋರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಈ ಮಾದರಿಯ ಹೆಚ್ಚು ಸ್ಫಟಿಕದ ಸ್ವರೂಪವನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.
ಅಂತಿಮವಾಗಿ, ಅಂಜೂರದಲ್ಲಿ.5 wt.% Pt/C ಯ 2i SEM ಚಿತ್ರವು ಸುತ್ತಿನ ಶೂನ್ಯಗಳೊಂದಿಗೆ ರಾಡ್-ಆಕಾರದ ಇಂಗಾಲದ ತುಣುಕುಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.ಚಿತ್ರ 3g ನಲ್ಲಿನ 5 wt% Pt/C ಡಿಫ್ರಾಕ್ಷನ್ ಮಾದರಿಯಲ್ಲಿನ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಿಖರಗಳಿಂದ ಘನ Pt ಅನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು 23 ° ನಲ್ಲಿನ ಗರಿಷ್ಠವು ಇಂಗಾಲದ ಪ್ರಸ್ತುತದ (002) ಶಿಖರಕ್ಕೆ ಅನುರೂಪವಾಗಿದೆ.
ರೇಖೀಯ ಸ್ವೀಪ್ ORR ವೇಗವರ್ಧಕ ವೋಲ್ಟಾಮೊಗ್ರಾಮ್ ಅನ್ನು 5 mV s-1 ರ ಸ್ವೀಪ್ ದರದಲ್ಲಿ ದಾಖಲಿಸಲಾಗಿದೆ.ಸಾಮೂಹಿಕ ವರ್ಗಾವಣೆ ಮಿತಿಗಳಿಂದಾಗಿ, ಸಂಗ್ರಹಿಸಿದ ನಕ್ಷೆಗಳು (Fig. 4a) ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚು ಋಣಾತ್ಮಕ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದೊಂದಿಗೆ ಪ್ರಸ್ಥಭೂಮಿಗೆ ವಿಸ್ತರಿಸುವ S- ಆಕಾರವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ.ಸೀಮಿತಗೊಳಿಸುವ ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಾಂದ್ರತೆ, jL, ಸಂಭಾವ್ಯ E1/2 (ಅಲ್ಲಿ j/jL = ½) ಮತ್ತು -0.1 mA cm-2 ನಲ್ಲಿ ಪ್ರಾರಂಭದ ಸಂಭಾವ್ಯತೆಯನ್ನು ಈ ಪ್ಲಾಟ್‌ಗಳಿಂದ ಹೊರತೆಗೆಯಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಕೋಷ್ಟಕ 2 ರಲ್ಲಿ ಪಟ್ಟಿಮಾಡಲಾಗಿದೆ. ಇದು ಅಂಜೂರದಲ್ಲಿ ಗಮನಿಸಬೇಕಾದ ಅಂಶವಾಗಿದೆ.4a, ವೇಗವರ್ಧಕಗಳನ್ನು ಅವುಗಳ E1/2 ವಿಭವಗಳ ಪ್ರಕಾರ ವರ್ಗೀಕರಿಸಬಹುದು: (I) ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳು, (II) ಕಾರ್ಬೊನೇಸಿಯಸ್ ವಸ್ತುಗಳು ಮತ್ತು (III) ಉದಾತ್ತ ಲೋಹಗಳು.
(a) ವೇಗವರ್ಧಕದ ಲೀನಿಯರ್ ಸ್ವೀಪ್ ವೋಲ್ಟಾಮೊಗ್ರಾಮ್‌ಗಳು ಮತ್ತು (b) ವೇಗವರ್ಧಕ ಮತ್ತು XC-72R ನ ತೆಳುವಾದ ಫಿಲ್ಮ್, RDE ಗ್ಲಾಸಿ ಕಾರ್ಬನ್ ಪ್ರೋಬ್‌ನಲ್ಲಿ 400 rpm ನಲ್ಲಿ 5 mV s-1 ಸ್ಕ್ಯಾನ್ ದರದೊಂದಿಗೆ O2 ಸ್ಯಾಚುರೇಶನ್‌ನಲ್ಲಿ 298 K ನಲ್ಲಿ 1 ರಲ್ಲಿ ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ M NaOH cf.
ಗುಂಪು I ರಲ್ಲಿ Mn ಮತ್ತು Co ನ ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳು ಕ್ರಮವಾಗಿ -0.17 V ಮತ್ತು -0.19 V ನ ಆರಂಭಿಕ ವಿಭವಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ, ಮತ್ತು E1/2 ಮೌಲ್ಯಗಳು -0.24 ಮತ್ತು -0.26 V ನಡುವೆ ಇರುತ್ತವೆ. ಈ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳ ಕಡಿತ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಸಮೀಕರಣದಲ್ಲಿ ಪ್ರಸ್ತುತಪಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. .(1) ಮತ್ತು (2), ಇದು ಅಂಜೂರದಲ್ಲಿ ಪ್ರಾರಂಭದ ಸಂಭಾವ್ಯತೆಯ ಪಕ್ಕದಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬರುತ್ತದೆ.4a ಸಮೀಕರಣದಲ್ಲಿ ORR ಪರೋಕ್ಷ ಪಥದ ಮೊದಲ ಹಂತದ 2e ನ ಪ್ರಮಾಣಿತ ವಿಭವಕ್ಕೆ ಹೊಂದಿಕೆಯಾಗುತ್ತದೆ.(3)
ಒಂದೇ ಗುಂಪಿನಲ್ಲಿರುವ ಮಿಶ್ರ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳು MnCo2O4 ಮತ್ತು NiCo2O4 ಕ್ರಮವಾಗಿ -0.10 ಮತ್ತು -0.12 V ನಲ್ಲಿ ಸ್ವಲ್ಪ ಸರಿಪಡಿಸಲಾದ ಆರಂಭಿಕ ವಿಭವಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ, ಆದರೆ ಸುಮಾರು 10.-0.23 ವೋಲ್ಟ್‌ಗಳ E1/2 ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ಉಳಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ.
ಗುಂಪು II ಕಾರ್ಬನ್ ವಸ್ತುಗಳು ಗುಂಪು I ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಧನಾತ್ಮಕ E1/2 ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ.ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ವಸ್ತುವು -0.07 V ನ ಆರಂಭಿಕ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಮತ್ತು -0.11 V ನ E1/2 ಮೌಲ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಆದರೆ 72R ವಲ್ಕನ್ XC- ಯ ಆರಂಭಿಕ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಮತ್ತು E1/2 ಕ್ರಮವಾಗಿ -0.12V ಮತ್ತು -0.17V.ಗುಂಪು III ರಲ್ಲಿ, 5 wt% Pt/C 0.02 V ನಲ್ಲಿ ಅತ್ಯಂತ ಸಕಾರಾತ್ಮಕ ಆರಂಭಿಕ ಸಂಭಾವ್ಯತೆಯನ್ನು ತೋರಿಸಿದೆ, -0.055 V ನ E1/2 ಮತ್ತು ಗರಿಷ್ಠ ಮಿತಿ -0.4 V ನಲ್ಲಿ, ಆಮ್ಲಜನಕದ ಕಡಿತವು 4e ಮಾರ್ಗದ ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಮೂಲಕ ಸಂಭವಿಸಿದೆ. .Pt/C ನ ಹೆಚ್ಚಿನ ವಾಹಕತೆ ಮತ್ತು ORR ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯ ರಿವರ್ಸಿಬಲ್ ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರದ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ ಇದು ಕಡಿಮೆ E1/2 ಅನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.
ಚಿತ್ರ S2a ವಿವಿಧ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳಿಗೆ ಟಾಫೆಲ್ ಇಳಿಜಾರು ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ.5 wt.% Pt/C ನ ಚಲನಶೀಲವಾಗಿ ನಿಯಂತ್ರಿತ ಪ್ರದೇಶವು Hg/HgO ಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ 0.02 V ನಲ್ಲಿ ಪ್ರಾರಂಭವಾಗುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಇಂಗಾಲದ ವಸ್ತುಗಳ ಪ್ರದೇಶವು -0.03 ರಿಂದ -0.1 V ವರೆಗೆ ಋಣಾತ್ಮಕ ವಿಭವಗಳ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ. Tafel Pt/C ಗಾಗಿ –63.5 mV ss–1, ಇದು Pt ಗೆ ವಿಶಿಷ್ಟವಾಗಿದೆ ಕಡಿಮೆ ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಾಂದ್ರತೆಯ dE/d log i = –2.3 RT/F31.32 ಇದರಲ್ಲಿ ದರ-ನಿರ್ಧರಿಸುವ ಹಂತವು ಆಮ್ಲಜನಕದ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ಪರಿವರ್ತನೆಯನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ chemisorption33,34.ಇಂಗಾಲದ ವಸ್ತುಗಳಿಗೆ ಟಾಫೆಲ್ ಇಳಿಜಾರು ಮೌಲ್ಯಗಳು Pt/C (-60 to -70 mV div-1) ಯಂತೆಯೇ ಒಂದೇ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿವೆ, ಈ ವಸ್ತುಗಳು ಒಂದೇ ರೀತಿಯ ORR ಮಾರ್ಗಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.Co ಮತ್ತು Mn ನ ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳು -110 ರಿಂದ -120 mV dec-1 ವರೆಗಿನ Tafel ಇಳಿಜಾರುಗಳನ್ನು ವರದಿ ಮಾಡುತ್ತವೆ, ಇದು dE/d log i = -2.3 2RT/F ಆಗಿದ್ದು, ದರವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುವ ಹಂತವು ಮೊದಲ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಆಗಿದೆ.ವರ್ಗಾವಣೆ ಹಂತ 35, 36. ಮಿಶ್ರ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳಾದ NiCo2O4 ಮತ್ತು MnCo2O4, ಸುಮಾರು -170 mV dec-1 ಗಾಗಿ ಸ್ವಲ್ಪ ಹೆಚ್ಚಿನ ಇಳಿಜಾರಿನ ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ದಾಖಲಿಸಲಾಗಿದೆ, ಆಕ್ಸೈಡ್‌ನ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ OH- ಮತ್ತು H2O ಅಯಾನುಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಆಮ್ಲಜನಕದ ಹೊರಹೀರುವಿಕೆಯನ್ನು ತಡೆಯುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವರ್ಗಾವಣೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ.ಕಡಿತ ಮಾರ್ಗ 35.
ಕುಟೆಟ್ಸ್ಕಿ-ಲೆವಿಚ್ (ಕೆಎಲ್) ಸಮೀಕರಣವನ್ನು ಸಾಮೂಹಿಕ ವರ್ಗಾವಣೆಯಿಲ್ಲದೆ ವಿವಿಧ ವೇಗವರ್ಧಕ ಮಾದರಿಗಳಿಗೆ ಚಲನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ನಿಯತಾಂಕಗಳನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲು ಬಳಸಲಾಯಿತು.ಸಮೀಕರಣದಲ್ಲಿ.(4) ಒಟ್ಟು ಅಳತೆಯ ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಾಂದ್ರತೆ j ಎಂಬುದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವರ್ಗಾವಣೆ ಮತ್ತು ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ವರ್ಗಾವಣೆಯ ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಾಂದ್ರತೆಗಳ ಮೊತ್ತವಾಗಿದೆ.
ಸಮೀಕರಣದಿಂದ.(5) ಸೀಮಿತಗೊಳಿಸುವ ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಾಂದ್ರತೆಯ jL ತಿರುಗುವಿಕೆಯ ವೇಗದ ವರ್ಗಮೂಲಕ್ಕೆ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ.ಆದ್ದರಿಂದ, KL ಸಮೀಕರಣ.(6) j−1 ಮತ್ತು ω−1//2 ರ ಸಾಲಿನ ಗ್ರಾಫ್ ಅನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ, ಇಲ್ಲಿ ಛೇದನ ಬಿಂದು jk ಮತ್ತು ಗ್ರಾಫ್‌ನ ಇಳಿಜಾರು K ಆಗಿರುತ್ತದೆ.
ಇಲ್ಲಿ ν ಎಂಬುದು ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯದ ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರದ ಸ್ನಿಗ್ಧತೆ 1 M NaOH (1.1 × 10–2 cm2 s–1)37, D ಎಂಬುದು 1 M NaOH (1.89 × 10–5 cm2 s–1)38, ω ನಲ್ಲಿ O2 ನ ಪ್ರಸರಣ ಗುಣಾಂಕವಾಗಿದೆ. rpm ಎಂಬುದು ತಿರುಗುವಿಕೆಯ ವೇಗವಾಗಿದೆ, C ಎಂಬುದು ಬೃಹತ್ ದ್ರಾವಣದಲ್ಲಿ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಸಾಂದ್ರತೆಯಾಗಿದೆ (8.4 × 10–7 mol cm–3)38.
100, 400, 900, 1600, ಮತ್ತು 2500 rpm ನಲ್ಲಿ RDE ಬಳಸಿ ರೇಖೀಯವಾಗಿ ಸ್ವೆಪ್ಟ್ ವೋಲ್ಟಾಮೊಗ್ರಾಮ್‌ಗಳನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸಿ.KL ರೇಖಾಚಿತ್ರವನ್ನು ರೂಪಿಸಲು ಸೀಮಿತ ಸಮೂಹ ವರ್ಗಾವಣೆ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ -0.4 V ಯಿಂದ ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳಲಾಗಿದೆ, ಅಂದರೆ ವೇಗವರ್ಧಕಕ್ಕಾಗಿ -j-1 ವಿರುದ್ಧ ω-1//2 (Fig. S3a).ಸಮೀಕರಣಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ.ಸಮೀಕರಣಗಳಲ್ಲಿ (6) ಮತ್ತು (7), ವೇಗವರ್ಧಕದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಸೂಚಕಗಳು, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಸಮೂಹ ವರ್ಗಾವಣೆ jk ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ಗಣನೆಗೆ ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳದೆ ಚಲನ ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಾಂದ್ರತೆ, y ಅಕ್ಷದೊಂದಿಗೆ ಛೇದನದ ಬಿಂದು ಮತ್ತು ಸಂಖ್ಯೆಯಿಂದ ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವರ್ಗಾವಣೆಗಳನ್ನು ವಕ್ರರೇಖೆಯ K ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್ ನಿರ್ಧರಿಸುತ್ತದೆ.ಅವುಗಳನ್ನು ಕೋಷ್ಟಕ 2 ರಲ್ಲಿ ಪಟ್ಟಿ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ.
5 wt% Pt/C ಮತ್ತು XC-72R ಅತ್ಯಂತ ಕಡಿಮೆ ಸಂಪೂರ್ಣ jk ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ, ಈ ವಸ್ತುಗಳಿಗೆ ವೇಗವಾದ ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರವನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.ಆದಾಗ್ಯೂ, XC-72R ಕರ್ವ್‌ನ ಇಳಿಜಾರು 5 wt% Pt/C ಗಿಂತ ಎರಡು ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಇದು K ಆಮ್ಲಜನಕದ ಕಡಿತ ಕ್ರಿಯೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ವರ್ಗಾವಣೆಗೊಂಡ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯ ಸೂಚನೆಯಾಗಿರುವುದರಿಂದ ನಿರೀಕ್ಷಿಸಲಾಗಿದೆ.ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕವಾಗಿ, 5 wt% Pt/C ಗಾಗಿ KL ಕಥಾವಸ್ತುವು ಸೀಮಿತ ಸಾಮೂಹಿಕ ವರ್ಗಾವಣೆಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ 39 ಮೂಲದ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋಗಬೇಕು, ಆದಾಗ್ಯೂ ಇದನ್ನು ಚಿತ್ರ S3a ನಲ್ಲಿ ಗಮನಿಸಲಾಗಿಲ್ಲ, ಇದು ಫಲಿತಾಂಶಗಳ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುವ ಚಲನ ಅಥವಾ ಪ್ರಸರಣ ಮಿತಿಗಳನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.ಗಾರ್ಸಾನಿ ಮತ್ತು ಇತರರು ಇದಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗಿರಬಹುದು.40 Pt/C ವೇಗವರ್ಧಕ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳ ಟೋಪೋಲಜಿ ಮತ್ತು ರೂಪವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿನ ಸಣ್ಣ ಅಸಂಗತತೆಗಳು ORR ಚಟುವಟಿಕೆ ಮೌಲ್ಯಗಳ ನಿಖರತೆಯ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರಬಹುದು ಎಂದು ತೋರಿಸಿವೆ.ಆದಾಗ್ಯೂ, ಎಲ್ಲಾ ವೇಗವರ್ಧಕ ಚಲನಚಿತ್ರಗಳನ್ನು ಒಂದೇ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ತಯಾರಿಸಲಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ಫಲಿತಾಂಶಗಳ ಮೇಲೆ ಯಾವುದೇ ಪರಿಣಾಮವು ಎಲ್ಲಾ ಮಾದರಿಗಳಿಗೆ ಒಂದೇ ಆಗಿರಬೇಕು.≈ -0.13 mA-1 cm2 ನ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ KL ಕ್ರಾಸ್ ಪಾಯಿಂಟ್ XC-72R ಗೆ ಹೋಲಿಸಬಹುದು, ಆದರೆ N-ಡೋಪ್ಡ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ KL ಗ್ರಾಫ್‌ಗಾಗಿ -0.20 mA-1 cm2 ಕ್ರಾಸ್ ಪಾಯಿಂಟ್ ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ ವೇಗವರ್ಧಕ ಪರಿವರ್ತಕದಲ್ಲಿನ ವೋಲ್ಟೇಜ್.ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ ಸಾರಜನಕ ಡೋಪಿಂಗ್ ಒಟ್ಟಾರೆ ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ನಿಧಾನಗತಿಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವರ್ಗಾವಣೆ ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರವು ಇದಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗಿರಬಹುದು.ಇದಕ್ಕೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ, ಸಾರಜನಕ-ಡೋಪ್ಡ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ ಸಂಪೂರ್ಣ K ಮೌಲ್ಯವು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ಗಿಂತ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಸಾರಜನಕದ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯು ORR41,42 ಗಾಗಿ ಹೆಚ್ಚು ಸಕ್ರಿಯ ಸೈಟ್‌ಗಳನ್ನು ರಚಿಸಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ.
ಮ್ಯಾಂಗನೀಸ್ ಆಧಾರಿತ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳಿಗೆ, ಅತಿದೊಡ್ಡ ಸಂಪೂರ್ಣ ಮೌಲ್ಯದ ಛೇದಕ ಬಿಂದುವನ್ನು ಗಮನಿಸಲಾಗಿದೆ - 0.57 mA-1 cm2.ಅದೇನೇ ಇದ್ದರೂ, MnOx ನ ಸಂಪೂರ್ಣ K ಮೌಲ್ಯವು MnO2 ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಮತ್ತು 5 wt % ಗೆ ಹತ್ತಿರದಲ್ಲಿದೆ.%Pt/C.ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವರ್ಗಾವಣೆ ಸಂಖ್ಯೆಗಳನ್ನು ಅಂದಾಜು ಎಂದು ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಗಿದೆ.MnOx 4 ಮತ್ತು MnO2 2 ಕ್ಕೆ ಹತ್ತಿರದಲ್ಲಿದೆ. ಇದು ಸಾಹಿತ್ಯದಲ್ಲಿ ಪ್ರಕಟವಾದ ಫಲಿತಾಂಶಗಳೊಂದಿಗೆ ಸ್ಥಿರವಾಗಿದೆ, ಇದು α-MnO2 ORR ಮಾರ್ಗದಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವರ್ಗಾವಣೆಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ 4 ಎಂದು ವರದಿ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಆದರೆ β-MnO243 ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ 4 ಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ. ಹೀಗಾಗಿ , ORR ಮಾರ್ಗಗಳು ಮ್ಯಾಂಗನೀಸ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಆಧಾರಿತ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳ ವಿವಿಧ ಬಹುರೂಪಿ ರೂಪಗಳಿಗೆ ಭಿನ್ನವಾಗಿರುತ್ತವೆ, ಆದಾಗ್ಯೂ ರಾಸಾಯನಿಕ ಹಂತಗಳ ದರಗಳು ಸರಿಸುಮಾರು ಒಂದೇ ಆಗಿರುತ್ತವೆ.ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, MnOx ಮತ್ತು MnCo2O4 ವೇಗವರ್ಧಕಗಳು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವರ್ಗಾವಣೆ ಸಂಖ್ಯೆಗಳನ್ನು 4 ಕ್ಕಿಂತ ಸ್ವಲ್ಪ ಹೆಚ್ಚು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ ಏಕೆಂದರೆ ಈ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳಲ್ಲಿ ಇರುವ ಮ್ಯಾಂಗನೀಸ್ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳ ಕಡಿತವು ಆಮ್ಲಜನಕದ ಕಡಿತದೊಂದಿಗೆ ಏಕಕಾಲದಲ್ಲಿ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ.ಹಿಂದಿನ ಕೆಲಸದಲ್ಲಿ, ಮ್ಯಾಂಗನೀಸ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಕಡಿತವು ಸಾರಜನಕ 28 ನೊಂದಿಗೆ ಸ್ಯಾಚುರೇಟೆಡ್ ದ್ರಾವಣದಲ್ಲಿ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಕಡಿತದಂತೆಯೇ ಅದೇ ಸಂಭಾವ್ಯ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಾವು ಕಂಡುಕೊಂಡಿದ್ದೇವೆ.ಅಡ್ಡ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳ ಕೊಡುಗೆಯು 4 ಕ್ಕಿಂತ ಸ್ವಲ್ಪ ಹೆಚ್ಚು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರದ ಸಂಖ್ಯೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ.
Co3O4 ನ ಛೇದಕವು ≈ -0.48 mA-1 cm2 ಆಗಿದೆ, ಇದು ಮ್ಯಾಂಗನೀಸ್ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ನ ಎರಡು ರೂಪಗಳಿಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಋಣಾತ್ಮಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಸ್ಪಷ್ಟ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವರ್ಗಾವಣೆ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು K ಮೌಲ್ಯದಿಂದ ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ 2. NiCo2O4 ನಲ್ಲಿ Ni ಮತ್ತು Mn ಅನ್ನು MnCo2O4 ನಲ್ಲಿ ಬದಲಾಯಿಸುವುದು Co ಮೂಲಕ ಸಂಪೂರ್ಣ ಮೌಲ್ಯಗಳು K ನಲ್ಲಿ ಇಳಿಕೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಮಿಶ್ರ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವರ್ಗಾವಣೆ ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ ಸುಧಾರಣೆಯನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.
ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಮತ್ತು ಅನಿಲ ಪ್ರಸರಣ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳಲ್ಲಿ ಸರಿಯಾದ ಮೂರು-ಹಂತದ ಗಡಿ ರಚನೆಗೆ ಅನುಕೂಲವಾಗುವಂತೆ ಕಾರ್ಬನ್ ತಲಾಧಾರಗಳನ್ನು ORR ವೇಗವರ್ಧಕ ಶಾಯಿಗೆ ಸೇರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.ವಲ್ಕನ್-XC-72R ಅನ್ನು ಅದರ ಕಡಿಮೆ ಬೆಲೆ, 250 m2·g-1 ನ ದೊಡ್ಡ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣ ಮತ್ತು 0.08 ರಿಂದ 1 Ω·cm44.45 ರ ಕಡಿಮೆ ಪ್ರತಿರೋಧದ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ ಆಯ್ಕೆಮಾಡಲಾಗಿದೆ.400 rpm ನಲ್ಲಿ Vulcan XC-72R ನೊಂದಿಗೆ ಬೆರೆಸಿದ ವೇಗವರ್ಧಕ ಮಾದರಿಯ LSV ಪ್ಲಾಟ್ ಅನ್ನು ಚಿತ್ರ 1. 4b ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ.ವಲ್ಕನ್ XC-72R ಅನ್ನು ಸೇರಿಸುವ ಅತ್ಯಂತ ಸ್ಪಷ್ಟವಾದ ಪರಿಣಾಮವೆಂದರೆ ಅಂತಿಮ ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದು.ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳಿಗೆ ಇದು ಹೆಚ್ಚು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿದೆ, ಏಕ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳಿಗೆ ಹೆಚ್ಚುವರಿ 0.60 mA cm-2, ಮಿಶ್ರ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳಿಗೆ 0.40 mA cm-2 ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಮತ್ತು ಡೋಪ್ಡ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ಗಾಗಿ 0.28 mA cm-2.N. 0.05 mA cm-2 ಸೇರಿಸಿ.-2.ವೇಗವರ್ಧಕ ಶಾಯಿಗೆ ವಲ್ಕನ್ XC-72R ಸೇರ್ಪಡೆಯು ಪ್ರಾರಂಭದ ವಿಭವದಲ್ಲಿ ಧನಾತ್ಮಕ ಬದಲಾವಣೆಗೆ ಕಾರಣವಾಯಿತು ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಹೊರತುಪಡಿಸಿ ಎಲ್ಲಾ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳಿಗೆ E1/2 ಅರ್ಧ-ತರಂಗ ವಿಭವಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಯಿತು.ಈ ಬದಲಾವಣೆಗಳು ಹೆಚ್ಚಿದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣದ ಬಳಕೆಯ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿರಬಹುದು ಮತ್ತು ಬೆಂಬಲಿತ ವಲ್ಕನ್ XC-72R ವೇಗವರ್ಧಕದಲ್ಲಿ ವೇಗವರ್ಧಕ ಕಣಗಳ ನಡುವೆ ಸಂಪರ್ಕ47 ಸುಧಾರಿಸಿದೆ.
ಈ ವೇಗವರ್ಧಕ ಮಿಶ್ರಣಗಳಿಗೆ ಅನುಗುಣವಾದ ಟಫೆಲ್ ಪ್ಲಾಟ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಚಲನ ನಿಯತಾಂಕಗಳನ್ನು ಕ್ರಮವಾಗಿ ಚಿತ್ರ S2b ಮತ್ತು ಕೋಷ್ಟಕ 3 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ.ಟಫೆಲ್ ಇಳಿಜಾರು ಮೌಲ್ಯಗಳು MnOx ಮತ್ತು XC-72R ಜೊತೆಗೆ ಮತ್ತು ಇಲ್ಲದೆ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ವಸ್ತುಗಳಿಗೆ ಒಂದೇ ಆಗಿದ್ದವು, ಅವುಗಳ ORR ಮಾರ್ಗಗಳು ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುವುದಿಲ್ಲ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.ಆದಾಗ್ಯೂ, ಕೋಬಾಲ್ಟ್-ಆಧಾರಿತ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳು Co3O4, NiCo2O4 ಮತ್ತು MnCo2O4 XC-72R ಸಂಯೋಜನೆಯೊಂದಿಗೆ -68 ಮತ್ತು -80 mV dec-1 ನಡುವಿನ ಸಣ್ಣ ಋಣಾತ್ಮಕ Tafel ಇಳಿಜಾರು ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ನೀಡಿತು ORR ಮಾರ್ಗದಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.ವಲ್ಕನ್ XC-72R ನೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿತವಾದ ವೇಗವರ್ಧಕ ಮಾದರಿಗಾಗಿ KL ಪ್ಲಾಟ್ ಅನ್ನು ಚಿತ್ರ S3b ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, XC-72R ನೊಂದಿಗೆ ಬೆರೆಸಿದ ಎಲ್ಲಾ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳಿಗೆ jk ಯ ಸಂಪೂರ್ಣ ಮೌಲ್ಯಗಳಲ್ಲಿ ಇಳಿಕೆ ಕಂಡುಬಂದಿದೆ.MnOx jk ಯ ಸಂಪೂರ್ಣ ಮೌಲ್ಯದಲ್ಲಿ 55 mA-1 cm2 ರಷ್ಟು ದೊಡ್ಡ ಇಳಿಕೆಯನ್ನು ತೋರಿಸಿದೆ, ಆದರೆ NiCo2O4 32 mA-1 cm-2 ರಷ್ಟು ಇಳಿಕೆಯನ್ನು ದಾಖಲಿಸಿದೆ ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ 5 mA-1 cm2 ರಷ್ಟು ಕಡಿಮೆ ಇಳಿಕೆಯನ್ನು ತೋರಿಸಿದೆ.ವೇಗವರ್ಧಕದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಮೇಲೆ ವಲ್ಕನ್ XC-72R ನ ಪರಿಣಾಮವು OVR ನ ವಿಷಯದಲ್ಲಿ ವೇಗವರ್ಧಕದ ಆರಂಭಿಕ ಚಟುವಟಿಕೆಯಿಂದ ಸೀಮಿತವಾಗಿದೆ ಎಂದು ತೀರ್ಮಾನಿಸಬಹುದು.
ವಲ್ಕನ್ XC-72R NiCo2O4, MnCo2O4, ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಮತ್ತು ನೈಟ್ರೋಜನ್-ಡೋಪ್ಡ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ K ಮೌಲ್ಯಗಳ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುವುದಿಲ್ಲ.ಆದಾಗ್ಯೂ, ವಲ್ಕನ್ XC-72R ಸೇರ್ಪಡೆಯೊಂದಿಗೆ Co3O4 ನ K ಮೌಲ್ಯವು ಗಣನೀಯವಾಗಿ ಕಡಿಮೆಯಾಯಿತು, ಇದು ORR ನಿಂದ ವರ್ಗಾವಣೆಗೊಂಡ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯಲ್ಲಿನ ಹೆಚ್ಚಳವನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.ಇಂಗಾಲದ ಘಟಕಗಳೊಂದಿಗೆ Co3O4 ನ ಇಂತಹ ಸಹ-ಸಂಬಂಧವು refs ನಲ್ಲಿ ವರದಿಯಾಗಿದೆ.48, 49. ಕಾರ್ಬನ್ ಬೆಂಬಲದ ಅನುಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ, Co3O4 HO2- ಗೆ O2 ಮತ್ತು OH-50.51 ರ ಅಸಮಾನತೆಯನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಭಾವಿಸಲಾಗಿದೆ, ಇದು ಕೋಷ್ಟಕ 2 ರಲ್ಲಿನ ಸುಮಾರು 2 ರ Co3O4 ನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವರ್ಗಾವಣೆ ಸಂಖ್ಯೆಯೊಂದಿಗೆ ಉತ್ತಮ ಒಪ್ಪಂದದಲ್ಲಿದೆ. ಹೀಗಾಗಿ, ಕಾರ್ಬನ್ ತಲಾಧಾರಗಳ ಮೇಲೆ Co3O4 ನ ಭೌತಿಕ ಹೊರಹೀರುವಿಕೆ 2 + 2 ನಾಲ್ಕು-ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ORR ಮಾರ್ಗ52 ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಿರೀಕ್ಷಿಸಲಾಗಿದೆ, ಅದು ಮೊದಲು Co3O4 ವೇಗವರ್ಧಕ ಮತ್ತು ವಲ್ಕನ್ XC-72R (ಸಮೀಕರಣ 1) ಮತ್ತು ನಂತರ HO2 ಅನ್ನು HO2- ಗೆ ವಿದ್ಯುನ್ಮಾನಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಮೇಲ್ಮೈಯನ್ನು O2 ಆಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನಂತರ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋರೆಡಕ್ಷನ್ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಇದಕ್ಕೆ ವ್ಯತಿರಿಕ್ತವಾಗಿ, ವಲ್ಕನ್ XC-72R ಸೇರ್ಪಡೆಯೊಂದಿಗೆ K MnOx ನ ಸಂಪೂರ್ಣ ಮೌಲ್ಯವು ಹೆಚ್ಚಾಯಿತು, ಇದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವರ್ಗಾವಣೆ ಸಂಖ್ಯೆಯಲ್ಲಿ 4.6 ರಿಂದ 3.3 ಕ್ಕೆ (ಟೇಬಲ್ 3) ಇಳಿಕೆಯನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ.ಎರಡು-ಹಂತದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮಾರ್ಗಕ್ಕಾಗಿ ಕಾರ್ಬನ್ ವೇಗವರ್ಧಕ ಸಂಯೋಜನೆಯಲ್ಲಿ ಎರಡು ಸೈಟ್‌ಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯು ಇದಕ್ಕೆ ಕಾರಣ.O2 ನ ಆರಂಭಿಕ ಕಡಿತವು HO2- ಇಂಗಾಲದ ಬೆಂಬಲಗಳ ಮೇಲೆ ಹೆಚ್ಚು ಸುಲಭವಾಗಿ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ORR53 ನ ಎರಡು-ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮಾರ್ಗಕ್ಕೆ ಸ್ವಲ್ಪ ಹೆಚ್ಚಿದ ಆದ್ಯತೆ.
ವೇಗವರ್ಧಕದ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿ GDE ಅರ್ಧ-ಕೋಶದಲ್ಲಿ ಮೌಲ್ಯಮಾಪನ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ.ಅಂಜೂರದ ಮೇಲೆ.5 GDE MnOx, MnCo2O4, NiCo2O4, ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಮತ್ತು ನೈಟ್ರೋಜನ್-ಡೋಪ್ಡ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ಗೆ ಸಂಭಾವ್ಯ ಮತ್ತು ಸಮಯದ ಪ್ಲಾಟ್‌ಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.MnOx ಕಡಿಮೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಾಂದ್ರತೆಗಳಲ್ಲಿ ಉತ್ತಮ ಒಟ್ಟಾರೆ ಸ್ಥಿರತೆ ಮತ್ತು ORR ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಮತ್ತಷ್ಟು ಆಪ್ಟಿಮೈಸೇಶನ್‌ಗೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.
1 M NaOH, 333 K, O2 ಹರಿವಿನ ಪ್ರಮಾಣ 200 cm3/min ನಲ್ಲಿ 10 ರಿಂದ 100 mA/cm2 ವರೆಗಿನ ಪ್ರಸ್ತುತದಲ್ಲಿ HDE ಮಾದರಿಗಳ ಕ್ರೊನೊಪೊಟೆನ್ಟಿಯೊಮೆಟ್ರಿ.
MnCo2O4 ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿ ಉತ್ತಮ ORR ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಉಳಿಸಿಕೊಂಡಿದೆ ಎಂದು ತೋರುತ್ತದೆ, ಆದರೆ 50 ಮತ್ತು 100 mA cm-2 ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಾಂದ್ರತೆಗಳಲ್ಲಿ MnCo2O4 MnOx ನಂತೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವುದಿಲ್ಲ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುವ ದೊಡ್ಡ ಓವರ್‌ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ಗಳನ್ನು ಗಮನಿಸಬಹುದು.ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ GDE ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸಿದ ಮೇಲೆ ಕಡಿಮೆ ORR ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು 100 mA cm-2 ನಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯಲ್ಲಿ ತ್ವರಿತ ಕುಸಿತವನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.ಆದ್ದರಿಂದ, ಆಯ್ಕೆಮಾಡಿದ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ, MnOx GDE ಅನ್ನು Zn-air ಸೆಕೆಂಡರಿ ಸಿಸ್ಟಮ್‌ನಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪರೀಕ್ಷೆಗಳಿಗೆ ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ.