Изилдөөчүлөр иттрий менен турукташтырылган цирконий кычкылы (YSZ) катуу электролитин колдонгон жогорку температурадагы аралаш-потенциалдуу суутек сенсорунда V₂O₅–WO₃–TiO₂ (VWT) сезгич электродун алтын менен модификациялашкан. Негизги VWT курамы %2 V₂O₅, %10 WO₃ жана калган бөлүгү TiO₂ болуп даярдалып, ага 0, 5, 10 жана 20 wt% Au кошулган. Сенсорлор 550 °C иштөө температурасында 2–80 ppm H₂ диапазонунда сыналган. Эң жогорку көрсөткүч 10 wt% Au камтыган сезгич электроддо алынган.
Төмөн концентрация аймагында 2–20 ppm H₂ үчүн 10 wt% Au электродунун жооп–концентрация эңкейиши −0,96 mV/ppm деп эсептелген. 20–80 ppm жогорку концентрация аймагында байланыш логарифмдик мүнөзгө өтүп, ошол эле электрод үчүн сезгичтик −102,98 mV/decade деңгээлине жеткен. 80 ppm H₂де болжол менен −80 mV жооп катталган, ал эми 10 wt% Au сенсору үчүн жооп/калыбына келүү убакыттары 80 ppmде 18/22 секунд, 2 ppmде болсо 35/36 секунд деп берилген.
10 wt% Au сенсору H₂ден башка сыноо газдарына да кыйла төмөн жооп көрсөткөн. Булакта H₂нин CO, CO₂, NO, CH₄, EtOH жана NO₂ге карата тандалмалуулук коэффициенттери тиешелүүлүгүнө жараша 20; 72,7; 50; 160; 16 жана 26,7 деп берилген. Эң күчтүү тоскоолдук этанолдо байкалган, ошого карабастан H₂/EtOH тандалмалуулук коэффициенти 16 деп билдирилген. Салыштырмалуу нымдуулук %0дөн %80ге көтөрүлгөндө 80 ppm H₂ жообу болжол менен −80 mVден −66 mVге өзгөргөн; булак бул өзгөрүү үчүн 0,175 mV/%rh нымдуулук сезгичтигин көрсөткөн.
Узак мөөнөттүү сыноодо сенсор 60 күндүк тесттин аягында баштапкы аныктоо көрсөткүчүнүн %90дан көбүн сактап калган жана базалык потенциалдын термелүүсү болжол менен ±1,5 mV чегинде калгандыгы билдирилген. EIS жана поляризация сыноолору да 10 wt% Au кошуу электрод интерфейсиндеги импедансты азайтып, үч-фазалуу чек арадагы электрохимиялык реакция кинетикасын тездетерин колдойт.
Түркия жагынан караганда, бул изилдөө суутекти колдонгон энергия же отун элементи системаларында жогорку температурага чыдамдуу, төмөн ppm деңгээлиндеги агып кетүүнү аныктоо технологияларын изилдөөдө эске алынуучу сенсор-электродду өнүктүрүү ыкмасын сунуштайт. Бирок 2–80 ppm аныктоо диапазону, −102,98 mV/decade сезгичтик жана 60 күндүк туруктуулук Түркиядагы чыныгы унаа, май куюу станциясы, сактоо системасы же өнөр жай суутек объектисинде күтүлүүчү талаа көрсөткүчү эмес. Мындай колдонуу үчүн реалдуу газ аралашмалары, температура өткөөлдөрү, нымдуулук, титирөө, сенсорду таңгактоо жана талаа шартындагы эскирүү астында кайра текшерүү талап кылынат.
Изилдөөнүн негизги көйгөйү эмнеде?
Суутек түссүз жана жытсыз болгондуктан, аны адамдын сезүү органдары менен түздөн-түз байкоо кыйын. Изилдөөнүн кириш бөлүгүндө суутектин абадагы төмөнкү жарылуу чеги болжол менен %4 деп көрсөтүлүп, ошондуктан төмөн концентрациядагы агып кетүүнү эрте аныктоо коопсуздук үчүн маанилүү деп эсептелет.
Изилдөөнүн негизги багыты — жогорку температурада иштей ала турган электрохимиялык сенсордун H₂ге карата сезгичтигин жана тандалмалуулугун жогорулатуу. Аралаш-потенциалдуу сенсорлордо сезгич электрод газдын адсорбциясына, каталитикалык реакцияга, заряд өткөрүүгө жана YSZ менен түзүлгөн үч-фазалуу чек арадагы электрохимиялык реакцияларга түздөн-түз катышат. Ошондуктан изилдөөчүлөр электрод материалынын химиялык курамын өзгөртүү менен сенсордун көрсөткүчүн жакшыртууга аракет кылышкан.
Эмне үчүн V₂O₅–WO₃–TiO₂ колдонулган?
Изилдөөдө V₂O₅–WO₃–TiO₂ курамы кыскача VWT деп аталат. Даярдалган композитте V₂O₅ үлүшү %2, WO₃ үлүшү %10 болуп, калган негизги ташуучу TiO₂ болуп саналат. Изилдөөчүлөр VWTни адсорбциялык жана каталитикалык касиеттеринен улам сезгич электрод материалы катары колдонушкан.
Бул түзүлүшкө Au кошуунун максаты жөн гана баалуу металлдын көлөмүн көбөйтүү эмес. Булак сунуштаган механизмге ылайык, Au электроддун жергиликтүү электр өткөрүмдүүлүгүн жогорулатат, активдүү аймактардагы заряд өткөрүүнү тездетет жана H₂нин электрохимиялык кычкылдануусуна багытталган каталитикалык активдүүлүктү өзгөртөт.
VWT-Au порошогу кантип даярдалган?
Материал сиңирүү ыкмасы менен даярдалган. Баштапкы заттар катары анатаз TiO₂, аммоний вольфраматы жана аммоний метаванадаты колдонулган. Алгач 0,1 mol/L оксалат кислотасы эритмеси даярдалып, стехиометриялык өлчөмдөгү NH₄VO₃ жана аммоний вольфраматы ушул эритмеде эритилген. Андан кийин TiO₂ жана орточо бөлүкчө өлчөмү болжол менен 200 nm болгон Au порошогу кошулган.
Аралашма 80 °Cде 8 саат аралаштырылып, суунун көп бөлүгү чыгарылган; чөкмө 180–200 °Cде 3 саат кургатылып, андан соң 500 °Cде 3 саат кальцинацияланган. Бул процесс аркылуу 0, 5, 10 жана 20 wt% Au камтыган төрт VWT материалы даярдалган.
YSZ негизиндеги сенсор кантип даярдалган?
YSZ электролитинин эки бетине платина пастасы жибек-экран басма ыкмасы менен колдонулуп, алгач 150 °Cде 2 саат кургатылган. Андан кийин субстраттар 1400 °Cде 2 саат кальцинацияланып, Pt электроддорунун YSZге бекитилиши камсыздалган.
Төрт түрдүү Au үлүшүнө ээ VWT сезгич материалы YSZнин бир бетине жибек-экран басма менен колдонулуп, кайра 150 °Cде 2 саат кургатылган жана андан соң 685 °Cде 20 мүнөт синтерленген. Электр байланыштары үчүн диаметри 0,2 mm болгон Pt зымдар күмүш пастанын жардамы менен электроддорго туташтырылып, система 100 °Cде 2 саат кургатылган.
XRD жыйынтыктары эмнени көрсөттү?
XRD анализинде TiO₂нин анатаз фазасы жана WO₃түн моноклиндик түзүлүшү аныкталган. Кристаллдык V₂O₅ чокусу табылган эмес. Изилдөөчүлөр муну ванадийдин TiO₂ бетинде жогорку дисперсияланган/аморфтук абалда болушу же кристаллиттеринин XRDде так чоку түзө албай тургандай майда болушу менен байланыштырышат.
Au көлөмү жогорулаган сайын өзгөчө 2θ≈38,3° жана 44,5° позицияларында кубдук Auнун тиешелүүлүгүнө жараша (111) жана (200) дифракциялык белгилери айкыныраак болгон. Булак 685 °C синтерлөөдөн кийин Au менен VWT ортосунда жаңы катуу эритменин пайда болушу аныкталбаганын билдирет.
Алтын электроддун микротүзүлүшүн бузабы?
SEM жыйынтыктары Au кошуу VWT электродунун негизги көзөнөктүү морфологиясын олуттуу өзгөртпөгөнүн көрсөтөт. Сезгич электроддордун калыңдыгы болжол менен 7–8 µm диапазонунда. VWT бөлүкчөлөрү болжол менен 100 nm өлчөмүндө байкалган.
5 wt% Auдан баштап микротүзүлүштө болжол менен 500–800 nm диаметри бар жаркыраган Au бөлүкчөлөрү көрүнүп, Au жүктөлүшү көбөйгөн сайын алардын саны да өсөт. Көзөнөктүү түзүлүш булакта максаттуу газдын газ/электрод/электролит үч-фазалуу чек араларына жетишин жеңилдетүүчү касиет катары чечмеленет.
Суутек сыноосу кандай шарттарда жүргүзүлгөн?
Сенсор кварц түтүгүнүн ичиндеги түтүк мешинин борборуна жайгаштырылган. Сезгич жана шилтеме электроддорунун Pt байланыштары PARSTAT 3000A-DX электрохимиялык жумушчу станциясына туташтырылган. Газдар программалануучу массалык агым контроллерлери менен жөнгө салынып, жалпы газ агымы 0,5 L/мүнөт деңгээлинде кармалган.
Булакта колдонулган стандарттык газдардын тазалыгы ≥%99,999 деп көрсөтүлгөн. Изилденген газдар H₂, CO, CO₂, NO, CH₄, EtOH жана NO₂. Ар бир газ атмосферасында 100 секунддук динамикалык сигнал бөлүктөрү чогултулган.
Эмне үчүн 550 °C оптималдуу деп тандалган?
Изилдөөнүн акыркы сенсордук көрсөткүчү 550 °C иштөө температурасында берилген. Бул температурада Au жүктөлүшүнүн H₂ жообуна тийгизген таасири так айырмаланып, 10 wt% Au камтыган сенсор эң жогорку жооп чоңдугун көрсөткөн.
Ошондуктан бул изилдөө бөлмө температурасында иштеген суутек сенсорун иштеп чыкпайт. 550 °C — сенсордун сезгич электрод/YSZ интерфейсинде электрохимиялык реакциялар жүрүүчү активдүү иштөө температурасы.
Au көлөмү көбөйгөн сайын сезгичтик дайыма жогорулайбы?
Жок. Булактын негизги жыйынтыктарынын бири — Au жүктөлүшү менен сезгичтиктин ортосунда монотондук байланыш жок. Көрсөткүч алгач жогорулап, 10 wt% Au деңгээлинде максимумга жетип, 20 wt% Auда кайра төмөндөгөн.
| Au жүктөлүшү | 2–20 ppm сезгичтиги | 20–80 ppm сезгичтиги |
|---|---|---|
| 0 wt% | −0,55 mV/ppm | −46,51 mV/decade |
| 5 wt% | −0,49 mV/ppm | −36,54 mV/decade |
| 10 wt% | −0,96 mV/ppm | −102,98 mV/decade |
| 20 wt% | −0,51 mV/ppm | −39,86 mV/decade |
Бул таблица аз өлчөмдө Au кошуу өзүнөн-өзү автоматтык түрдө көрсөткүчтү жогорулатпасын да көрсөтөт. Булакта 5 wt% Auнун айрым сезгичтик көрсөткүчтөрү Au жок электроддон төмөн болсо, 10 wt% Au ачык оптимумду түзөт.
| field | value |
|---|---|
| title | Au жүктөлүшүнө жараша H₂ сезгичтигинин өзгөрүшү |
| subtitle | 20–80 ppm H₂ диапазонунда билдирилген mV/decade эңкейиштери боюнча оптималдуу 10 wt% Au чекитинин көрүнүшү |
| Au жүктөлүшү (wt%) | Сезгичтик (mV/decade) | Концентрация диапазону | Булак |
|---|---|---|---|
| 0 | −46,51 | 20–80 ppm H₂ | Сүрөт 4(c) / Бөлүм 3.3.1 |
| 5 | −36,54 | 20–80 ppm H₂ | Сүрөт 4(c) / Бөлүм 3.3.1 |
| 10 | −102,98 | 20–80 ppm H₂ | Сүрөт 4(c) / Бөлүм 3.3.1 |
| 20 | −39,86 | 20–80 ppm H₂ | Сүрөт 4(c) / Бөлүм 3.3.1 |
fidelity: source-faithful
Эмне үчүн эки башка концентрациялык режим бар?
Изилдөө 2–20 ppm жана 20–80 ppm диапазондору бир эле кинетикалык режимде жүрбөйт деп сунуштайт. Төмөн концентрацияда H₂нин үч-фазалуу чек арага ташылышы электрохимиялык реакциядан жайыраак болуп калат. Мындай учурда реакция зонасына жеткен H₂ көлөмү чектөөчү фактор болуп, сенсордун жообу концентрация менен болжолдуу сызыктуу байланыш көрсөтөт.
| H₂ диапазону | Булакта сунушталган ылдамдыкты чектөөчү процесс | Жооп мамилеси |
|---|---|---|
| 2–20 ppm | H₂ ташылуу ылдамдыгы | Биринчи тартиптеги / сызыктуу |
| 20–80 ppm | Электрохимиялык реакция ылдамдыгы | Логарифмдик |
Жогорку концентрацияда H₂нин үч-фазалуу чек арага жетиши жетиштүү ылдам болуп калгандыктан, булакта электрохимиялык реакция кинетикасы басымдуу чектөөчү процесске айланат деп чечмеленет.
10 wt% Au сенсору канчалык тез жооп берет?
Жооп жана калыбына келүү убакыттары %90 аныктамасы менен өлчөнгөн. 10 wt% Au электрод үчүн 80 ppm H₂де 18 секунд жооп жана 22 секунд калыбына келүү, 2 ppm H₂де болсо болжол менен 35 секунд жооп жана 36 секунд калыбына келүү билдирилген.
Булакка ылайык, концентрация азайган сайын жооп жана калыбына келүү жайлашы төмөн H₂ тыгыздыгында газ молекулаларынын үч-фазалуу чек арадагы активдүү жерлерге жетүүсү кыйындашы менен байланыштуу.
2 ppm чындап так аныктоо чегиби?
Булак 2 ppm маанисин сенсордун “lowest detection limit” көрсөткүчү деп атап, төрт сенсор тең ушул концентрацияда болжол менен −1 mV деңгээлинде жооп бергенин билдирет. Бирок изилдөө 2 ppmден төмөн концентрацияларды же статистикалык сигнал-ызы-чуу негизиндеги limit-of-detection эсептөөсүн бербейт.
Ошондуктан Verianla үчүн эң коопсуз билдирүү төмөнкүдөй: 2 ppm — изилдөөдө сыналган жана аныктала турган жооп катталган эң төмөн H₂ концентрациясы.
Башка газдар сенсорго канчалык таасир берет?
10 wt% Au сенсору H₂ге башка сыноо газдарына караганда кыйла күчтүү жооп берген. Булак тандалмалуулук коэффициентин \(|\Delta V_{H2}/\Delta V_{interference}|\) катары аныктайт.
| Тоскоолдук газ | H₂ге карата тандалмалуулук коэффициенти |
|---|---|
| CO | 20 |
| CO₂ | 72,7 |
| NO | 50 |
| CH₄ | 160 |
| EtOH | 16 |
| NO₂ | 26,7 |
Эң төмөн коэффициент этанол үчүн 16 болгондуктан, сыналган газдардын арасында H₂ өлчөөгө эң көп тоскоолдук жараткан газ EtOH болгон.
Нымдуулук сенсорго таасир этеби?
Ооба, бирок булак бул таасирди чектелүү деп баалайт. Салыштырмалуу нымдуулук %0дөн %80ге жогорулатылганда базалык потенциал болжол менен −0,6 mVден −3,2 mVге өзгөргөн. Булак муну болжол менен −0,0325 mV/%rh базалык сызык нымдуулук сезгичтигине туура келет деп билдирет.
Ошол эле нымдуулук өзгөрүүсүндө 80 ppm H₂ жообу болжол менен −80 mVден −66 mVге өзгөрүп, H₂ жообунун нымдуулук сезгичтиги 0,175 mV/%rh деп эсептелген. Демек, нымдуулуктун таасири таптакыр нөл эмес; сенсордун көрсөткүчү нымдуулук өзгөрүшүнө карата белгилүү жылыш көрсөтөт.
60 күндүк сыноо эмнени көрсөтөт?
60 күндүк үзгүлтүксүз цикл сыноосунда жооп маанилеринде кичине четтөөлөр байкалган, бирок булак сенсор баштапкы аныктоо көрсөткүчүнүн %90дан көбүн сактап калганын билдирген. Базалык потенциалдын термелүүсү болжол менен ±1,5 mV чегинде калган.
Бул сыноо маанилүү лабораториялык туруктуулук көрсөткүчү болуп саналат; бирок көп жылдык талаа кызмат мөөнөтүн же чыныгы суутек системаларындагы тейлөө аралыгын билдирбейт.
EIS эмне үчүн 10 wt% Au жыйынтыгын колдойт?
Электрохимиялык импеданс спектроскопиясында ийри сызыктар жогорку жана төмөн жыштык аймактарында эки жаа сымал түзүлүштү көрсөтөт. Булактын чечмелөөсүндө өзгөчө төмөн жыштыктагы жаа электрод/YSZ интерфейсиндеги газга байланышкан электрохимиялык процесстер менен байланыштуу.
Au көлөмү 0дөн 10 wt%га жогорулаганда импеданс модулу азайып, 20 wt%га чыкканда кайра көбөйгөн. 10 wt% Au үлгүсү базалык газда да, H₂ атмосферасында да эң төмөн импеданс маанисин көрсөткөн. Бул тенденция H₂ сезгичтигинин 10 wt% Auда максимум болушу менен дал келет.
Аралаш-потенциал механизми кантип иштейт?
VWT-Au электродунда H₂ жана O₂ адсорбцияланат. Кычкылтек YSZ аркылуу ташылган оксид иондору менен байланышкан катоддук реакцияга катышат, ал эми H₂ электрохимиялык жол менен кычкылданат. Булакта негизги электрохимиялык реакциялар төмөнкүдөй берилген:
\[ 2H_2 + O^{2-}_{(YSZ)} - 2e^- \rightarrow 2H_2O_{(gas)} \]
\[ \frac{1}{2}O_2{}_{(ads)} + 2e^- \rightarrow O^{2-}_{(YSZ)} \]
Мындан тышкары электрод бетинде түз газ-фаза реакциясы жүрүшү мүмкүн:
\[ 2H_2{}_{(ads)}+O_2{}_{(ads)} \leftrightarrow 2H_2O_{(gas)} \]
Электрохимиялык аноддук жана катоддук реакциялардын ылдамдыктары теңелгенде сенсор өлчөгөн аралаш потенциал пайда болот.
Аралаш-потенциал модели тажрыйбага туура келеби?
Түзөтүлгөн поляризация ийри сызыктарынан эсептелген теориялык аралаш-потенциалдар 80 ppm H₂ үчүн болжол менен −81,5 mV, 40 ppm үчүн −48 mV деп берилген. Тажрыйбалык маанилер тиешелүүлүгүнө жараша болжол менен −80 mV жана −45 mV.
| H₂ концентрациясы | Теориялык аралаш потенциал | Өлчөнгөн маани |
|---|---|---|
| 80 ppm | −81,5 mV | −80 mV |
| 40 ppm | −48 mV | −45 mV |
Изилдөөчүлөр теориялык жана тажрыйбалык маанилердин жакындыгын сенсордун аралаш-потенциал механизми менен иштээрин колдогон эксперименталдык далил катары чечмелешет.
Изилдөө колдогон жана колдобогон жыйынтыктар
| Изилдөө колдогон жыйынтык | Изилдөө колдобогон / сынабаган жыйынтык |
|---|---|
| 10 wt% Au камтыган VWT электрод сыналган төрт Au жүктөлүшүнүн ичинен эң жогорку H₂ сезгичтигин көрсөткөн. | 10 wt%дан жогору же майда кадамдуу башка Au үлүштөрү мындан жакшы боло албасы көрсөтүлгөн эмес. |
| Сенсор 550 °Cде 2–80 ppm H₂ диапазонунда эксперименталдык жооп берген. | Бөлмө температурасында же чыныгы өзгөрмө температуралуу талаа чөйрөсүндө ошол эле көрсөткүч көрсөтүлгөн эмес. |
| Сыналган тоскоолдук газдардын арасында H₂ тандалмалуулугу жогору болгон. | Чыныгы отун элементинин чыгынды газы же көп компоненттүү талаа атмосфераларынын баары сыналган эмес. |
| 60 күндүк лабораториялык сыноодо көрсөткүчтүн %90дан көбү сакталган. | Көп жылдык кызмат мөөнөтү же коммерциялык ишенимдүүлүк далилденген эмес. |
| EIS жана поляризация жыйынтыктары Auнун заряд өткөрүүгө жана электрокаталитикалык активдүүлүккө тийгизген таасирин колдойт. | Auнун бардык атомдук каталитикалык жолдору түздөн-түз operando режиминде байкалган эмес. |
| 2 ppmде өлчөнүүчү жооп катталган. | 2 ppmден төмөн статистикалык аныктоо чеги белгиленген эмес. |
| Лабораториялык түзүлүштө сенсор суутек агып кетүүсүн көзөмөлдөөгө талапкер боло алары көрсөтүлгөн. | Отун элементтүү унаада же коммерциялык суутек объектисинде талаа агып кетүү сигнализациясынын көрсөткүчү тастыкталган эмес. |
Изилдөөнүн Ыкмасы жана Жыйынтыктары
Негизги сенсор жана материал параметрлери
| Параметр | Булакта берилген маани |
|---|---|
| Катуу электролит | YSZ |
| Сезгич электрод | V₂O₅–WO₃–TiO₂ + Au |
| V₂O₅ үлүшү | 2 wt% |
| WO₃ үлүшү | 10 wt% |
| Au жүктөлүштөрү | 0, 5, 10, 20 wt% |
| Баштапкы Au порошогунун орточо өлчөмү | 200 nm |
| VWT кальцинациясы | 500 °C, 3 саат |
| Pt/YSZ кальцинациясы | 1400 °C, 2 саат |
| VWT-Au электродунун синтерлениши | 685 °C, 20 мүнөт |
| Сезгич электроддун калыңдыгы | Болжол менен 7–8 µm |
| Иштөө температурасы | 550 °C |
| Сыналган H₂ диапазону | 2–80 ppm |
| Жалпы газ агымы | 0,5 L/мүнөт |
10 wt% Au үчүн негизги H₂ көрсөткүчтөрү
| Көрсөткүч | Жыйынтык |
|---|---|
| 2–20 ppm сезгичтик | −0,96 mV/ppm |
| 20–80 ppm сезгичтик | −102,98 mV/decade |
| 80 ppm H₂ жообу | Болжол менен −80 mV |
| 80 ppm жооп / калыбына келүү | 18 / 22 s |
| 2 ppm жооп / калыбына келүү | 35 / 36 s |
| Сыналган эң төмөн H₂ концентрациясы | 2 ppm |
| 60 күндүк көрсөткүчтүн сакталуусу | >%90 |
| 60 күндүк базалык сызык термелүүсү | Болжол менен ±1,5 mV |
Нымдуулук сыноосу
| Көрсөткүч | %0 rh | %80 rh | Булакта эсептелген нымдуулук сезгичтиги |
|---|---|---|---|
| Базалык потенциал | −0,6 mV | −3,2 mV | −0,0325 mV/%rh |
| 80 ppm H₂ жообу | −80 mV | −66 mV | 0,175 mV/%rh |
Булактын ичиндеги газ курамынын дал келбестиги
Эксперименттик ыкманын сенсор сыноо системасы бөлүмүндө тандалмалуулук сыноолору үчүн базалык газ %10 O₂ + %90 N₂ деп көрсөтүлгөн. EIS бөлүмүндө да базалык газ %10 O₂ + N₂ деп берилген. Бирок тандалмалуулук графиги Сүрөт 5(a)да N₂ + %15 vol O₂ деген жазуу бар.
Булак бул айырманын себебин түшүндүрбөгөндүктөн, Verianla тексти бир маанини “туура” деп кабыл алып, экинчисин өзгөртпөйт. Тийиштүү тандалмалуулук жыйынтыктарын баалоодо бул эксперименттик отчет айырмасы эске алынышы керек.
EIS жана поляризация сыноолорунун жалпы жыйынтыгы
Импеданс жыйынтыктарында 10 wt% Au электрод эң төмөн интерфейс импедансын көрсөткөн, ошол эле үлгү эң жогорку H₂ сезгичтигине жеткен. Поляризация анализинде да Au кошулганда электроддордун электрокаталитикалык активдүүлүгү өзгөрүп, 10 wt% деңгээлинде күчтүүрөөк H₂ электрохимиясы алынганы билдирилген.
Булактын механисттик чечмелөөсүнө ылайык, ылайыктуу өлчөмдөгү Au VWT ичиндеги заряд өткөрүүнү тездетип, үч-фазалуу чек арага жеткен H₂нин электрохимиялык реакция ылдамдыгын жогорулатат жана ошону менен сенсордун аралаш-потенциал жообун күчөтөт. Бирок 20 wt% Auда сезгичтиктин кайра төмөндөшү көбүрөөк Au чексиз түрдө жакшыраак натыйжа бербесин көрсөтөт.
Адабияттарды салыштыруу кантип окулушу керек?
Булак Таблица 2де ар түрдүү иштөө принциптерине ээ суутек сенсорлорун сыноо температурасы, аныктоо диапазону, жооп/калыбына келүү убактысы жана сезгичтик боюнча катар көрсөтөт. Бирок сенсор түрлөрү жана сезгичтик бирдиктери бирдей эмес. Мисалы, айрым каршылык түрүндөгү сенсорлордо өлчөмсүз жооп коэффициенттери, айрым электрохимиялык сенсорлордо nA/ppm, ал эми аралаш-потенциалдуу сенсорлордо mV/decade колдонулат.
Ошондуктан бул таблица бирдиктүү жалпы ийгилик упайы же түз рейтинг катары чечмеленбеши керек. Изилдөөнүн Au-VWT сенсору үчүн түздөн-түз колдоого алынган өзгөчөлүгү — 550 °Cде 2–80 ppm диапазонунда 18/22 секунддук 80 ppm жооп/калыбына келүү жана −102,9дан −102,98 mV/decade деңгээлиндеги жогорку-концентрация сезгичтиги.
Булак жана Ыкма Жөнүндө Эскертүү
Толук түпнуска изилдөө аталышы: Performances of a mixed-potential hydrogen sensor based Au-decorated V2O5–WO3–TiO2 sensing electrode
Аталыш боюнча эскертүү: Булактагы “based Au-decorated” тил түзүлүшү түпнуска библиографиялык аталыштын бөлүгү катары өзгөртүүсүз сакталган.
Авторлор: Yijie Qu, Chengji Deng, Feng Qian, Chao Wang, Jie Wang, Xiong Bao, Lei Wei, Dong Ma жана Long Xia.
Авторлордун ирети: Булак версиясындагы ирет өзгөртүүсүз сакталган.
Тең биринчи автор/тең салым: Булакта тең биринчи автор жөнүндө билдирүү жок.
Жооптуу авторлор: Булакта Feng Qian жана Chao Wang үчүн жооптуу автор белгилери жана тиешелүүлүгүнө жараша feng.qian@wust.edu.cn жана wangchao04010502@163.com байланыш даректери берилген.
Мекемелер: State Key Laboratory of Advanced Refractories, Wuhan University of Science and Technology; School of Automobile and Traffic Engineering жана Hubei Provincial Engineering Research Center of Advanced Chassis Technology for New Energy Vehicles, Wuhan University of Science and Technology; Wuhan Rules & Research Institute, China Classification Society; Chinese Research Academy of Environmental Sciences; Xiaomi Auto Technology Co., Ltd.
DOI: 10.2139/ssrn.6932050
Платформа: SSRN.
Расмий жазуу:https://ssrn.com/abstract=6932050
Булак түрү жана рецензия абалы: Бул изилдөө рецензиядан өтө элек изилдөө препринти; жыйынтыктар учурдагы жарыялоо жана текшерүү баскычы эске алынып бааланышы керек.
Так жарыя/версия датасы: Каралган булакта ишенимдүү түрдө көрсөтүлгөн эмес.
Акыркы рецензияланган журнал/басмакана: Каралган булак версиясында көрсөтүлгөн эмес.
Лицензия: Ачык кайра колдонуу лицензиясы көрсөтүлгөн эмес.
Кызыкчылыктардын кагылышы: Авторлор белгилүү атаандаш финансылык кызыкчылык же изилдөөгө таасир этиши мүмкүн болгон жеке мамиле жок экенин билдиришет.
Каржылоо: National Natural Science Foundation of China (62101201); Wuhan Knowledge Innovation Special Project (2022010801010305 жана 2022010801020318); “The 14th Five Year Plan” Hubei Provincial advantaged characteristic disciplines (groups) project of Wuhan University of Science and Technology (2023B0503).
CRediT салымдары: Yijie Qu — Writing–Original draft, Methodology, Investigation, Formal analysis, Data curation; Chengji Deng — Validation; Feng Qian — Writing–review & editing, Supervision, Resources, Project administration, Investigation, Funding acquisition; Chao Wang — Writing–review & editing, Supervision, Software, Funding acquisition; Jie Wang — Supervision, Resources; Xiong Bao — Supervision, Resources, Project administration; Lei Wei — Investigation; Dong Ma — Data curation; Long Xia — Conceptualization.
Негизги эксперименттик ыкма: Сиңирүү ыкмасы менен 0, 5, 10 жана 20 wt% Au камтыган V₂O₅–WO₃–TiO₂ сезгич электроддорун даярдоо; YSZ/Pt негизиндеги аралаш-потенциалдуу сенсорду өндүрүү; көзөмөлдөнгөн жогорку температуралуу кварц түтүк системасында H₂ жана тоскоолдук газ сыноолору.
Мүнөздөө жана электрохимиялык анализ: XRD, SEM, EDS, динамикалык газ жообу, %90 жооп/калыбына келүү убактысы, газ тандалмалуулугу, салыштырмалуу нымдуулук сыноосу, 60 күндүк туруктуулук сыноосу, электрохимиялык импеданс спектроскопиясы жана поляризация ийри сызыктары.
Булак ичиндеги газ курамы боюнча эскертүү: Ыкма бөлүмү тандалмалуулук базалык газын %10 O₂ + %90 N₂ деп берет, ал эми Сүрөт 5(a) %15 O₂ + N₂ көрсөтөт. Булак бул айырманы түшүндүрбөйт; Verianla текстинде маанилер унчукпай бириктирилген эмес.
Аныктоо чеги боюнча эскертүү: Булак 2 ppmди “lowest detection limit” деп атайт. Бирок 2 ppmден төмөн өлчөө сериясы же статистикалык LoD эсептөөсү берилген эмес. Ошондуктан 2 ppm ошол эле учурда изилдөөдө эксперименталдык жооп катталган эң төмөн H₂ концентрациясы катары бааланышы керек.
Илимий камтуу чеги: Сыноолор көзөмөлдөнгөн лабораториялык газ системасында жана 550 °C иштөө температурасында жүргүзүлгөн. Чыныгы отун элементтүү унаа, суутек сактоо түзүлүшү, толтуруу инфраструктурасы, түтүк өткөргүч же өнөр жай объектисинде талаа текшерүүсү берилген эмес. 60 күндүк сыноо лабораториялык туруктуулукту көрсөтөт; көп жылдык коммерциялык колдонуу мөөнөтүн далилдебейт.
Мазмундун негизи: Бул Verianla түшүндүрмөсү каралган изилдөөнүн материал синтези, сенсор даярдоо, XRD/SEM жыйынтыктары, суутек жооптору, тандалмалуулук жана нымдуулук сыноолору, узак мөөнөттүү тест, EIS, поляризация анализи, сүрөттөрү жана таблицаларына негизделген. Библиографиялык идентификацияны текшерүүдөн тышкары тышкы булактардан жаңы илимий жыйынтык кошулган эмес.
Пикир калтырыңыз
E-mail дарегиңиз жарыяланбайт. Милдеттүү талаалар * менен белгиленген