I. Nghiên cứu chế tạo vật liệu composite Fe3O4 C
Nghiên cứu chế tạo vật liệu composite Fe3O4-C là trọng tâm của luận văn. Vật liệu này được tạo ra bằng phương pháp nghiền cơ học, kết hợp giữa Fe3O4 và carbon nano. Quá trình này nhằm tối ưu hóa cấu trúc và tính chất điện hóa của vật liệu, hướng đến ứng dụng trong pin Fe khí. Phương pháp đồng kết tủa cũng được sử dụng để tổng hợp Fe3O4, so sánh với sản phẩm thương mại. Kết quả cho thấy vật liệu composite Fe3O4-C có tiềm năng lớn trong việc cải thiện hiệu suất pin.
1.1. Phương pháp nghiền cơ học
Phương pháp nghiền cơ học được sử dụng để kết hợp Fe3O4 và carbon nano. Quá trình này giúp tạo ra vật liệu composite có cấu trúc đồng nhất, tăng cường tính dẫn điện và ổn định điện hóa. Kết quả SEM và TEM cho thấy sự phân bố đều của các hạt Fe3O4 trong ma trận carbon.
1.2. Phương pháp đồng kết tủa
Phương pháp đồng kết tủa được áp dụng để tổng hợp Fe3O4 kích thước nano. Kết quả XRD và SEM cho thấy vật liệu có cấu trúc tinh thể và hình thái học ổn định. So sánh với Fe3O4 thương mại, vật liệu tổng hợp có hiệu suất điện hóa cao hơn.
II. Đặc trưng điện hóa của vật liệu composite Fe3O4 C
Đặc trưng điện hóa của vật liệu composite Fe3O4-C được nghiên cứu thông qua các phương pháp như quét thế vòng tuần hoàn (CV) và phổ nhiễu xạ tia X (XRD). Kết quả cho thấy vật liệu có khả năng oxy hóa-khử tốt, ổn định trong môi trường kiềm. Đặc biệt, sự kết hợp giữa Fe3O4 và carbon nano giúp cải thiện đáng kể hiệu suất điện hóa, giảm thiểu sự thụ động hóa của điện cực.
2.1. Phương pháp quét thế vòng tuần hoàn CV
Phương pháp CV được sử dụng để đánh giá khả năng oxy hóa-khử của vật liệu. Kết quả cho thấy điện cực composite Fe3O4-C có dòng điện cao hơn so với điện cực Fe3O4 đơn thuần, chứng tỏ sự cải thiện hiệu suất điện hóa.
2.2. Phổ nhiễu xạ tia X XRD
Phổ XRD được sử dụng để xác định cấu trúc tinh thể của vật liệu. Kết quả cho thấy vật liệu composite Fe3O4-C có cấu trúc tinh thể ổn định, không có tạp chất, đảm bảo tính chất điện hóa tốt.
III. Ứng dụng vật liệu composite Fe3O4 C trong pin Fe khí
Vật liệu composite Fe3O4-C được định hướng ứng dụng trong pin Fe khí nhờ các ưu điểm như mật độ năng lượng cao, chi phí thấp và thân thiện môi trường. Pin Fe khí sử dụng vật liệu này có khả năng cải thiện hiệu suất phóng-nạp, giảm thiểu sự thụ động hóa của điện cực và tăng tuổi thọ pin. Nghiên cứu này góp phần thúc đẩy sự phát triển của các phương tiện chạy điện tại Việt Nam.
3.1. Cải thiện hiệu suất phóng nạp
Vật liệu composite Fe3O4-C giúp cải thiện hiệu suất phóng-nạp của pin Fe khí nhờ khả năng oxy hóa-khử tốt và ổn định điện hóa. Kết quả thực nghiệm cho thấy điện cực sử dụng vật liệu này có dung lượng và hiệu suất cao hơn so với điện cực truyền thống.
3.2. Giảm thiểu sự thụ động hóa
Sự thụ động hóa của điện cực sắt là một vấn đề lớn trong pin Fe khí. Vật liệu composite Fe3O4-C giúp giảm thiểu hiện tượng này nhờ cấu trúc đồng nhất và tính dẫn điện tốt, đảm bảo hiệu suất pin ổn định trong thời gian dài.
