এর সরাসরি কর্মক্ষমতা লাভ CNTs পরিবর্তিত ইলেক্ট্রোড অনুভূত
CNTs পরিবর্তিত ইলেক্ট্রোড অনুভূত ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল শক্তি সঞ্চয়স্থান এবং রূপান্তর সিস্টেম জুড়ে পরিমাপযোগ্য এবং উল্লেখযোগ্য কর্মক্ষমতা উন্নতি প্রদান করে। ভ্যানাডিয়াম রেডক্স ফ্লো ব্যাটারিতে (ভিআরএফবি), সিএনটি-সংশোধিত গ্রাফাইট অনুভূত ইলেক্ট্রোড একটি অর্জন করে শক্তি দক্ষতা 76.39% 40 mA cm⁻² এ, প্রতিনিধিত্ব করে a 15% বৃদ্ধি আদিম গ্রাফাইটের উপরে ইলেক্ট্রোড অনুভূত হয় যা অভিন্ন পরিস্থিতিতে মাত্র 61.48% শক্তি দক্ষতায় পৌঁছায়। কুলম্বিক দক্ষতা বেড়ে যায় 96.30% এবং ভোল্টেজের দক্ষতা উন্নত হয় 79.33% অপরিশোধিত অনুভূতের জন্য যথাক্রমে 94.47% এবং 65.08% এর তুলনায় CNTs পরিবর্তন সহ।
ইলেক্ট্রো-ফেন্টন প্রক্রিয়ার মাধ্যমে বর্জ্য জল চিকিত্সার জন্য, কার্বন অনুভূত/ফেনোলিক রজন ইন্টারফেসে সিটুতে জন্মানো সিএনটিগুলি অর্জন করে 98% খনিজকরণ 4 ঘন্টা পরে অ্যাসিড অরেঞ্জ 7 অ্যাজো ডাই, নিছক তুলনায় 55% খনিজকরণ সঙ্গে কাঁচা কার্বন অনুভূত ইলেক্ট্রোড. রঞ্জক দ্রবণের বিবর্ণতা সম্পূর্ণ হয় 15 মিনিটের কম CNT-পরিবর্তিত ইলেক্ট্রোড সহ।
মাইক্রোবিয়াল ফুয়েল কোষে (এমএফসিs), কার্বন 4% w/v CNT ঘনত্ব (CF/CNT2) দ্বারা পরিবর্তিত অনুভূত হয় সর্বাধিক শক্তি ঘনত্ব 72.46 mW/m² এবং গড় ভোল্টেজ 0.255 V, যা 436% বেশি অপরিবর্তিত কার্বন অনুভূত অ্যানোডের তুলনায় শক্তি ঘনত্বে। গ্লুকোজ অক্সিডেশন হার পৌঁছেছে 95.97% এবং biofilm ভর দ্বারা বৃদ্ধি 255 ± 13 মিলিগ্রাম পরিবর্তিত অ্যানোড পৃষ্ঠের উপর।
সংশ্লেষণ এবং পৃষ্ঠ পরিবর্তন পদ্ধতি
CNTs পরিবর্তিত ইলেক্ট্রোডের ফ্যাব্রিকেশনে বেশ কয়েকটি প্রতিষ্ঠিত এবং উদীয়মান কৌশল জড়িত, প্রতিটি নির্দিষ্ট প্রয়োগের প্রয়োজনীয়তা এবং কর্মক্ষমতা লক্ষ্যমাত্রা অনুসারে তৈরি। রাসায়নিক বাষ্প জমা (CVD) কার্বন অনুভূত সাবস্ট্রেটে সরাসরি সিএনটি বৃদ্ধির জন্য প্রধান পদ্ধতি হিসাবে রয়ে গেছে, শক্তিশালী ইন্টারফেসিয়াল বন্ধন এবং নিয়ন্ত্রিত রূপবিদ্যা সক্ষম করে।
রাসায়নিক বাষ্প জমা বৃদ্ধি
সিভিডি-উত্থিত সিএনটি গ্রাফাইটে সংশ্লেষিত হয় যা নিকেল বা লোহার মতো ধাতব অনুঘটক ব্যবহার করে অনুভূত হয়, অ্যাসিটিলিন বা অন্যান্য কার্বন উত্স উচ্চ তাপমাত্রায় পচে যায়। এই পদ্ধতিটি উন্মুক্ত প্রান্তের প্লেন এবং দ্রুত ইলেক্ট্রন স্থানান্তর পথগুলিতে উন্নত ত্রুটিযুক্ত সাইটগুলির সাথে CNT তৈরি করে। সিএনটি-এর সিনারজিস্টিক পরিবাহিতা এবং কার্বন ন্যানোফাইবারগুলির উচ্চ পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফলের কারণে ফ্লো ব্যাটারি অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে কার্বনের উপর ফলস্বরূপ CNF/CNT যৌগটি উল্লেখযোগ্যভাবে ক্ষমতা ধারণ এবং শক্তি দক্ষতা উন্নত করে।
ফেরোসিন ক্যাটালাইসিসের মাধ্যমে সিটু বৃদ্ধিতে
সিটু পদ্ধতির বিকল্প একটি অ্যালকোহলযুক্ত ফেনোলিক রজন দ্রবণ দ্বারা অনুভূত কার্বনকে অনুঘটক হিসাবে ফেরোসিন পাউডার যুক্ত করে। একটি নাইট্রোজেন বায়ুমন্ডলে অধীনে কার্বনাইজেশন 750°C কার্বন অনুভূত/ফেনোলিক রজন ইন্টারফেসে CNT বৃদ্ধির প্রচার করে। SEM পর্যবেক্ষণগুলি বিভিন্ন বৃদ্ধির স্তরে CNT উপস্থিতি নিশ্চিত করে, যখন রমন স্পেকট্রোস্কোপি (আইডি/আইজি অনুপাত) কাঠামোগত গুণমান যাচাই করে। উল্লেখযোগ্যভাবে, চিকিত্সার আগে অক্সিডাইজিং কার্বন অনুভূত কম্পোজিটে CNT উত্পাদনকে ব্যাপকভাবে বাড়িয়ে তোলে। এই পদ্ধতি উল্লেখযোগ্যভাবে যৌগিক ইলেক্ট্রোড পরিবাহিতা বাড়ায়, বিশেষ করে যখন কার্বন অনুভূত অ্যাসিডিক অক্সিডেশন প্রিট্রিটমেন্টের মধ্য দিয়ে যায়।
নাইট্রোজেন ডোপিং কৌশল
নাইট্রোজেন-ডোপড কার্বন ন্যানোটিউব (N-CNTs) CVD এর মাধ্যমে অনুভূত গ্রাফাইটে জন্মানো একটি বড় অগ্রগতির প্রতিনিধিত্ব করে। নাইট্রোজেন ডোপিং চারটি গুরুত্বপূর্ণ কাজ করে: এটি CNT-এর বৈদ্যুতিন বৈশিষ্ট্যগুলিকে সংশোধন করে এবং ভ্যানাডিয়াম আয়ন কেমিসোর্পশন বৈশিষ্ট্যগুলিকে পরিবর্তন করে, বৈদ্যুতিক রাসায়নিকভাবে সক্রিয় ত্রুটিযুক্ত স্থানগুলি তৈরি করে, CNT পৃষ্ঠে অক্সিজেনের প্রজাতি বৃদ্ধি করে এবং N-CNT কে আনডপড CNT এর চেয়ে ইলেক্ট্রোকেমিকভাবে আরও অ্যাক্সেসযোগ্য করে তোলে। গ্রাফাইটের অনুভূত এন-সিএনটি-এর সমৃদ্ধ ছিদ্রযুক্ত কাঠামো ইলেক্ট্রোলাইট বিস্তারকে সহজ করে যখন ডোপিং সরাসরি ইলেক্ট্রোডের কর্মক্ষমতা বৃদ্ধিতে অবদান রাখে।
সালফোনিক অ্যাসিড গ্রুপের সাথে কার্যকরীকরণ
টরিন দ্রবণে কার্বক্সিলেটেড সিএনটি চিকিত্সা করে প্রস্তুতকৃত টরিন-কার্যকর সিএনটিগুলি পৃষ্ঠের উপর সালফোনিক অ্যাসিড (SO3H) গ্রুপগুলি প্রবর্তন করে। এই হাইড্রোফিলিক গোষ্ঠীগুলি রেডক্স প্রতিক্রিয়াগুলির জন্য সক্রিয় সাইটগুলিকে বৃদ্ধি করে এবং ভর স্থানান্তর এবং চার্জ স্থানান্তরের জন্য সেতুগুলির বাহক হিসাবে কাজ করে। সর্বোত্তম পরিবর্তন ঘটে 2 ঘন্টার জন্য 60 ডিগ্রি সেলসিয়াস , আদিম কার্বক্সিলেটেড CNT-এর তুলনায় উচ্চতর ইলেক্ট্রোক্যাটালিটিক কার্যকলাপ সহ CNTs ফলন।
ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল পারফরম্যান্স এবং প্রতিক্রিয়া গতিবিদ্যা
CNTs পরিবর্তন মৌলিকভাবে প্রতিক্রিয়া গতিবিদ্যা উন্নত করে, চার্জ স্থানান্তর প্রতিরোধের হ্রাস, এবং redox reversibility উন্নত করে অনুভূত ইলেক্ট্রোডের ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল আচরণকে পরিবর্তন করে। এই উন্নতিগুলি স্ট্যান্ডার্ড ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল চরিত্রায়ন কৌশলগুলির মাধ্যমে পরিমাপযোগ্য।
চক্রীয় ভোল্টমেট্রি এবং রেডক্স পিক বিশ্লেষণ
ভিআরএফবি-তে V3/V2 রেডক্স জোড়ার জন্য, CNT-পরিবর্তিত ইলেক্ট্রোডগুলি এর অ্যানোডিক এবং ক্যাথোডিক স্রোত প্রদর্শন করে −0.132 A এবং 0.068 A যথাক্রমে, তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে উচ্চ −0.065 A এবং 0.021 A অ্যাসিড তাপ-চিকিত্সা ইলেক্ট্রোডের সাথে পর্যবেক্ষণ করা হয়। সিএনটি পরিবর্তনের সাথে পিক পটেনশিয়াল সেপারেশন (ΔE) হ্রাস পায়, কম সক্রিয়করণ শক্তির প্রয়োজনীয়তা এবং উন্নত প্রতিক্রিয়ার সম্ভাব্যতা নির্দেশ করে। একইভাবে, VO2 /VO2 রেডক্স জোড়ার জন্য, CNTs-সংশোধিত ইলেক্ট্রোডগুলি উল্লেখযোগ্যভাবে উচ্চতর বর্তমান প্রতিক্রিয়া এবং নিম্ন সম্ভাব্য বিচ্ছেদ দেখায়, যা উভয় ভ্যানডিয়াম রেডক্স দম্পতির দিকে উন্নত ইলেক্ট্রোক্যাটালিটিক কার্যকলাপ নিশ্চিত করে।
চার্জ স্থানান্তর প্রতিরোধের হ্রাস
ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল ইম্পিডেন্স স্পেকট্রোস্কোপি (EIS) দেখায় যে CNTs-সংশোধিত ইলেক্ট্রোডগুলি প্রাথমিক ইলেক্ট্রোডের তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে কম চার্জ ট্রান্সফার রেজিস্ট্যান্স (Rct) প্রদর্শন করে। একটি তুলনামূলক গবেষণায়, একটি CNTs/LiFe2O3 ন্যানোকম্পোজিট পরিবর্তিত ইলেক্ট্রোড শুধুমাত্র একটি Rct অর্জন করেছে 50.3 Ω , তুলনায় 1150.3 Ω বিশুদ্ধ LiFe2O3 ইলেক্ট্রোডের জন্য এবং 80.5 Ω CNTs-শুধুমাত্র পরিবর্তিত ইলেক্ট্রোডের জন্য। Nyquist প্লটে অর্ধবৃত্তের ব্যাস সরাসরি ইলেক্ট্রন স্থানান্তর প্রতিরোধের সাথে মিলে যায়, এবং CNTs সংযোজন ইলেকট্রন পরিবহনের জন্য অত্যন্ত পরিবাহী পথ প্রদান করে এই মানটিকে ধারাবাহিকভাবে হ্রাস করে।
পিক কারেন্ট ডেনসিটি এনহান্সমেন্ট
CNT-পরিবর্তিত গ্লাসী কার্বন ইলেক্ট্রোডে, 2Br⁻/Br2 রেডক্স প্রতিক্রিয়ার জন্য ভোল্টমেট্রিক সর্বোচ্চ বর্তমান ঘনত্ব পৌঁছে যায় 16 mA cm⁻² , যা 2.5 গুণ বেশি এর চেয়ে আদি কাচের কার্বন ইলেক্ট্রোড। এই বর্ধিতকরণটি CNT পৃষ্ঠে উপলব্ধ সক্রিয় সাইটগুলির বৃহত্তর সংখ্যাকে দায়ী করা হয়, যা জিঙ্ক-ব্রোমিন প্রবাহ কোষে ব্রোমাইন-ভিত্তিক রেডক্স প্রতিক্রিয়ার দিকে CNT-এর উচ্চ ইলেক্ট্রোক্যাটালাইটিক প্রভাব প্রদর্শন করে।
এনার্জি স্টোরেজ সিস্টেমে অ্যাপ্লিকেশন
CNTs পরিবর্তিত ইলেক্ট্রোড অনুভূত একাধিক ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল শক্তি সঞ্চয়স্থান এবং রূপান্তর প্ল্যাটফর্ম জুড়ে ব্যতিক্রমী উপযোগিতা প্রদর্শন করেছে, ভ্যানাডিয়াম রেডক্স ফ্লো ব্যাটারি এবং মাইক্রোবিয়াল ফুয়েল সেলগুলি সবচেয়ে ব্যাপকভাবে অধ্যয়ন করা অ্যাপ্লিকেশনগুলির প্রতিনিধিত্ব করে।
ভ্যানডিয়াম রেডক্স ফ্লো ব্যাটারি
ভিআরএফবি একক-কোষ পরীক্ষায়, CNTs-সংশোধিত ইলেক্ট্রোডের সাথে একত্রিত ব্যাটারিগুলি ধারাবাহিকভাবে আদিম গ্রাফাইট অনুভূত ব্যাটারিগুলিকে ছাড়িয়ে যায়। 300 mA cm⁻² এর বর্তমান ঘনত্বে, সালফোনযুক্ত CNTs-কোটেড গ্রাফাইট অনুভূত ইলেক্ট্রোড একটি অর্জন করে ভোল্টেজ দক্ষতা 81.46% এবং একটি শক্তি দক্ষতা 78.83% , এর উন্নতির প্রতিনিধিত্ব করে 6.15% এবং 6.12% যথাক্রমে প্রচলিত গ্রাফাইট অনুভূত (75.31% এবং 72.71%)। দ্বারা চার্জ ক্ষমতা বৃদ্ধি পায় 25.58% এবং স্রাব ক্ষমতা দ্বারা 26.92% অপরিবর্তিত ইলেক্ট্রোডের তুলনায়।
নাইট্রোজেন-ডোপড কার্বক্সিল মাল্টিওয়ালড কার্বন ন্যানোটিউব-পরিবর্তিত গ্রাফাইট অনুভূত ইলেক্ট্রোডগুলি আরও বেশি অর্জন করে শক্তি দক্ষতা 80.54% 80 mA cm⁻² এ, ভোল্টেজের দক্ষতা উন্নত হচ্ছে 72.05% (প্রাচীন) থেকে 84.28% . বর্ধিত কর্মক্ষমতা নাইট্রোজেন ডোপ্যান্ট এবং অক্সিজেন-ধারণকারী গোষ্ঠীগুলির সমন্বয়মূলক প্রভাবকে দায়ী করা হয়, যা ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল মেরুকরণ হ্রাস করে এবং VO2 / VO2 রেডক্স প্রতিক্রিয়াগুলির দিকে প্রতিক্রিয়া গতিবিদ্যা বৃদ্ধি করে।
মাইক্রোবিয়াল ফুয়েল সেল
দ্বৈত-কম্পার্টমেন্ট এমএফসিগুলিতে, MnO2-CNT পরিবর্তিত কার্বন অনুভূত বায়োনোডগুলি অর্জন করে সর্বাধিক শক্তি ঘনত্ব 3471.6 mW m⁻³ , যা 1.96 গুণ বেশি CF/CNT অ্যানোডের চেয়ে (1772.6 mW m⁻³) এবং প্রচলিত কার্বন-ভিত্তিক অ্যানোডের তুলনায় যথেষ্ট বেশি। ওপেন সার্কিট ভোল্টেজ পৌঁছে 899 mV অপরিবর্তিত অ্যানোডের জন্য 611 mV এর তুলনায়। 450 mV এর আউটপুট ভোল্টেজে, পরিবর্তিত অ্যানোডের বর্তমান ঘনত্ব হল 1.19 একটি m⁻² , যা 4.1 times higher than the control.
ক্যাপাসিটিভ বায়োনোডের মোট চার্জ স্টোরেজ ক্ষমতা পৌঁছেছে 8777.1 C m⁻² 30-মিনিট চার্জ/স্রাব চক্রের সময়, যা 2.74 গুণ বেশি সিএফ/সিএনটি অ্যানোডের চেয়ে। সঞ্চিত চার্জ বিশেষভাবে বৃদ্ধি পায় 8.06 বার (1127.1 C m⁻² বনাম 139.92 C m⁻²), যৌগিক পরিবর্তনের ব্যতিক্রমী শক্তি সঞ্চয় করার ক্ষমতা প্রদর্শন করে।
জিঙ্ক-ব্রোমাইন রেডক্স ফ্লো ব্যাটারি
জিঙ্ক-ব্রোমিন প্রবাহ কোষে ব্রোমিন ইলেক্ট্রোড হিসাবে ব্যবহৃত সিএনটি-কোটেড কার্বন অনুভূত ইলেক্ট্রোড এর সাথে উন্নত ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল কর্মক্ষমতা প্রদান করে ভোল্টেজ দক্ষতা 87% , কুলম্বিক দক্ষতা 77% , এবং শক্তি দক্ষতা 67% যখন CNT পরিবর্তন 90% কভারেজে পৌঁছায়। সিএনটি উচ্চ ইলেক্ট্রোক্যাটালিটিক কার্যকলাপ, উন্নত বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা এবং উচ্চ ইয়ং মডুলাস সহ যান্ত্রিক শক্তি প্রদান করে, যা রিচার্জেবল জিঙ্ক-ব্রোমিন সিস্টেমে ইতিবাচক ইলেক্ট্রোড প্রয়োগের জন্য আদর্শ করে তোলে।
দীর্ঘমেয়াদী স্থায়িত্ব এবং স্থায়িত্ব
CNTs পরিবর্তিত ইলেক্ট্রোড অনুভূত অপারেশনাল দীর্ঘায়ু বাণিজ্যিক কার্যকারিতা জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ ফ্যাক্টর. বর্ধিত সাইক্লিং পরীক্ষাগুলি নিশ্চিত করে যে এই পরিবর্তনগুলি শত শত চার্জ/ডিসচার্জ চক্রের উপর তাদের কর্মক্ষমতা সুবিধা বজায় রাখে।
ভিআরএফবি সিস্টেমে, এন-ডোপড কার্বন ন্যানোটিউব নেটওয়ার্ক পরিবর্তিত কার্বন অনুভূত সর্বত্র দীর্ঘস্থায়ী স্থিতিশীলতা প্রদর্শন করে 550 টানা চার্জ-ডিসচার্জ চক্র উচ্চ শক্তি দক্ষতা বজায় রাখার সময় 200 mA cm⁻² এ। 50 চক্রের পরে অনুভূত সালফোনেটেড CNTs-কোটেড গ্রাফাইটের পোস্ট-মর্টেম SEM বিশ্লেষণ নিশ্চিত করে যে CNTগুলি গ্রাফাইট অনুভূত পৃষ্ঠের সাথে দৃঢ়ভাবে সংযুক্ত থাকে, এমনকি অত্যন্ত অম্লীয় ইলেক্ট্রোলাইট অবস্থার মধ্যেও (3 M H2SO4)। 200 mA cm⁻² এ 50 চক্রের বেশি ভোল্টেজের কার্যকারিতা স্থিতিশীল থাকে 87.12% একটি শক্তি দক্ষতা সঙ্গে 83.95% , তুলনায় 81.75% and 78.71% for conventional graphite felt.
অ-জলীয় রেডক্স প্রবাহ ব্যাটারির জন্য, CNT-ভিত্তিক ইলেক্ট্রোড প্রদর্শন 1.23 গুণ উচ্চতর শক্তি দক্ষতা প্রচলিত ইলেক্ট্রোডের তুলনায়, পোস্ট-মর্টেম বিশ্লেষণের মাধ্যমে প্রকাশ করা হয়েছে যে ন্যানো পার্টিকেলগুলি কার্বন অনুভূত তন্তুগুলির সাথে সংযুক্ত থাকে এমনকি তীব্র চার্জ-ডিসচার্জ সাইক্লিংয়ের পরেও যখন একটি সর্বোত্তম সময়ে একটি Nafion ionomer ব্যবহার করে আবদ্ধ হয় 15 wt% অনুপাত
তুলনামূলক কর্মক্ষমতা সারাংশ
| আবেদন | পরিবর্তনের ধরন | কী মেট্রিক | পরিবর্তিত মান | আদিম মান | উন্নতি |
|---|---|---|---|---|---|
| VRFB | CVD-উত্থিত CNT | শক্তি দক্ষতা | 76.39% | 61.48% | 15% |
| VRFB | SO3H-CNT | শক্তি দক্ষতা | 78.83% | 72.71% | 6.12% |
| ইলেক্ট্রো-ফেন্টন | সিটু সিএনটি বৃদ্ধিতে | খনিজকরণ | 98% | 55% | 43% |
| এমএফসি | CNT আবরণ (4% w/v) | শক্তি ঘনত্ব | 72.46 mW/m² | 16.6 mW/m² | 436% |
| এমএফসি | MnO2-CNT/CF | শক্তি ঘনত্ব | 3471.6 mW/m³ | 1772.6 mW/m³ | 96% |
| জিঙ্ক-ব্রোমিন | 90% CNT আবরণ | শক্তি দক্ষতা | 67% | বেসলাইন | তাৎপর্যপূর্ণ |
ব্যবহারিক বাস্তবায়ন বিবেচনা
CNTs পরিবর্তিত ইলেক্ট্রোডের সফল বাস্তবায়নের জন্য বেশ কিছু ব্যবহারিক বিষয়ের প্রতি মনোযোগ প্রয়োজন যা কার্যক্ষমতা এবং খরচ-কার্যকারিতা উভয়কেই প্রভাবিত করে।
সর্বোত্তম CNT লোডিং ঘনত্ব
গবেষণা ইঙ্গিত করে যে CNT লোডিং কর্মক্ষমতার সাথে একটি নন-লিনিয়ার সম্পর্ক অনুসরণ করে। MFC ক্যাথোডে, সর্বাধিক শক্তি ঘনত্ব 2178.6 mW/m² একটি CNT বিষয়বস্তু এ অর্জন করা হয় 0.035 গ্রাম (সক্রিয় কার্বনের ক্ষেত্রে 7%) , যখন উচ্চতর লোডিং (10 wt%) ভর স্থানান্তর প্রতিরোধের বৃদ্ধি এবং ছিদ্র হ্রাসের কারণে কর্মক্ষমতা হ্রাস করে। একইভাবে, MFC-তে কার্বন অনুভূত অ্যানোডের জন্য, 4% w/v CNT ঘনত্ব (CF/CNT2) কম (2%) এবং উচ্চতর (6%) উভয় ঘনত্বকে ছাড়িয়ে যায়, যা ইলেক্ট্রোলাইট প্রবাহ এবং বায়োফিল্ম সংযুক্তির জন্য প্রয়োজনীয় ছিদ্রযুক্ত কাঠামোর পরিবাহিতা বৃদ্ধি এবং সংরক্ষণের মধ্যে একটি সর্বোত্তম ভারসাম্যের পরামর্শ দেয়।
বাইন্ডার এবং আনুগত্য কৌশল
CNT আবরণের দীর্ঘমেয়াদী স্থিতিশীলতা নিযুক্ত বাঁধাই কৌশলের উপর সমালোচনামূলকভাবে নির্ভর করে। অ-জলীয় সিস্টেমের জন্য, নাফিয়ন আয়নোমার এ 15 wt% ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল কর্মক্ষমতা বজায় রাখার সময় কার্বনের অনুপাত সর্বোত্তম বাঁধাই শক্তি প্রদান করে। জলীয় VRFB সিস্টেমে, সরাসরি CVD বৃদ্ধি স্লারি-কোটেড বা ডিপ-কোটেড CNT স্তরগুলির তুলনায় উচ্চতর আনুগত্য প্রদান করে, কারণ গ্রোথ ইন্টারফেসে সমযোজী এবং যান্ত্রিক বন্ধন দীর্ঘস্থায়ী অ্যাসিডিক এক্সপোজার এবং প্রবাহের অবস্থার অধীনে ডিলামিনেশন প্রতিরোধ করে।
ইলেক্ট্রোলাইট প্রবাহ হার এবং বর্তমান ঘনত্ব অপ্টিমাইজেশান
CNTs-সংশোধিত ইলেক্ট্রোড সহ VRFB কর্মক্ষমতা উন্নত ভর পরিবহন এবং কম ঘনত্বের মেরুকরণের কারণে ইলেক্ট্রোলাইট প্রবাহ হার বৃদ্ধির সাথে উন্নত হয়। যাইহোক, উচ্চতর বর্তমান ঘনত্বে (40 mA cm⁻² এর উপরে), মেরুকরণের ক্ষতি বৃদ্ধি পায় এবং ব্যাটারির কর্মক্ষমতা হ্রাস পায়। সিস্টেম ডিজাইন তাই ওমিক এবং ভর পরিবহন সীমাবদ্ধতার বিপরীতে CNT দ্বারা প্রদত্ত বর্ধিত প্রতিক্রিয়া গতিবিদ্যার সাথে ভারসাম্য বজায় রাখতে হবে যা উচ্চ বর্তমান ঘনত্বে প্রভাবশালী হয়ে ওঠে। বর্তমান সংগ্রাহক প্লেট ব্যতীত ব্যাটারি কনফিগারেশনগুলি অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধের হ্রাসের কারণে উন্নত দক্ষতা (62.93% বনাম 60.25% শক্তি দক্ষতা) দেখায়, ইলেক্ট্রোড-সংগ্রাহক ইন্টারফেস ডিজাইনটি CNT পরিবর্তনের মতোই গুরুত্বপূর্ণ।
ভবিষ্যৎ উন্নয়নের দিকনির্দেশনা
CNTs পরিবর্তিত ইলেক্ট্রোড অনুভূত ক্ষেত্র উচ্চ কর্মক্ষমতা, কম খরচ, এবং বৃহত্তর প্রয়োগ সুযোগের দিকে বিকশিত হতে থাকে। উদীয়মান প্রবণতা বিভিন্ন প্রতিশ্রুতিশীল উন্নয়ন পথ নির্দেশ করে।
নাইট্রোজেন, সালফার, বোরন এবং ফসফরাসের সমন্বয়ে মাল্টি-হেটারোএটম ডোপিং কৌশলগুলি ট্র্যাকশন লাভ করছে। B, N কো-ডোপড কার্বন ন্যানোটিউবগুলি ZIF-67 পূর্ববর্তী পচনের মাধ্যমে অনুভূত কার্বনের উপর জন্মায় যেগুলি দেখায় যে N/B অনুপাতের সুনির্দিষ্ট নিয়ন্ত্রণ একই সাথে দ্রুত ইলেক্ট্রন পরিবহন, সহজ ভর পরিবহন এবং উচ্চ অনুঘটক কর্মক্ষমতা অর্জন করতে পারে। এই মাল্টি-ডোপড সিস্টেমগুলি বৈদ্যুতিন কাঠামোকে পরিবর্তন করে এবং ভ্যানাডিয়াম আয়নগুলির জন্য পছন্দের শোষণের সাইট তৈরি করে, যা একক-ডোপ্যান্ট সিস্টেমগুলি অর্জনের বাইরে রেডক্স গতিবিদ্যাকে প্রচার করে।
টেকসই এবং পরিবেশ-সচেতন সংশ্লেষণ পদ্ধতিও অগ্রসর হচ্ছে। সহজ সমাধান পরিবর্তনের মাধ্যমে প্রস্তুতকৃত টাউরিন-কার্যকর সিএনটিগুলি ব্যয়বহুল ধাতব অনুঘটক এবং জটিল সিভিডি সরঞ্জামগুলি এড়ায়। একইভাবে, ডোপামিন থেকে প্রাপ্ত নাইট্রোজেন-ডোপড কার্বক্সিল MWCNTs পরিবেশ বান্ধব নাইট্রোজেন উত্স ব্যবহার করে এবং ব্যয়বহুল অগ্রদূত বা বিস্তৃত প্রক্রিয়াকরণের প্রয়োজন ছাড়াই 80.54% শক্তি দক্ষতা অর্জন করে। উচ্চ ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল পারফরম্যান্স বজায় রেখে এই পদ্ধতিগুলি উত্পাদন খরচ এবং পরিবেশগত প্রভাব হ্রাস করে।
অন্যান্য ন্যানোম্যাটেরিয়ালের সাথে ইন্টিগ্রেশন আরেকটি সীমান্ত প্রতিনিধিত্ব করে। মেটাল অক্সাইড (MnO2, CeO2), মেটাল-অর্গানিক ফ্রেমওয়ার্ক (ZIFs) বা গ্রাফিন ডেরিভেটিভের সাথে CNT-এর সংমিশ্রণ শ্রেণীবদ্ধ কাঠামো তৈরি করে যা একই সাথে একাধিক কর্মক্ষমতা সীমাবদ্ধতাকে মোকাবেলা করে। উদাহরণস্বরূপ, ধাতব কেন্দ্রগুলির সাথে ZIF-পরিবর্তিত কার্বন অনুভূতগুলি (Zn, Cu, Ni) পর্যন্ত শক্তি দক্ষতার উন্নতি অর্জন করে 29% এবং এর ক্ষমতা বৃদ্ধি পায় 33% , প্রদর্শন করে যে হাইব্রিড পদ্ধতিগুলি শুধুমাত্র CNT-সংশোধনের কার্যকারিতাকে ছাড়িয়ে যেতে পারে৷
