Wyniki 1-10 spośród 14 dla zapytania: authorDesc:"KLAUDIA BORDOLIŃSKA"

Effect of cycling on oxidation/reduction time periods of hydride electrode active material


  The effects of cycling on LaNi4.5Co0.5 hydrogen storage material oxidation (during electrode discharge) and reduction of its corrosion products (during charge process) are discussed. The time periods of the Ni and Co oxidation considerably decrease, whereas corresponding oxide phases reduction somewhat increase with electrode cycling. As a result, material corrosion rate increases with cycling with apparent tendency to settle down for fi nal cycles. Keywords: hydrogen electrosorption, LaNi5-type alloy, powdered material, charge/discharge, cycling, corrosion rate Wpływ cyklowania na przedziały czasu utleniania/redukcji materiału aktywnego elektrody wodorkowej Dyskutowany jest wpływ cyklowania materiału wodorochłonnego LaNi4.5Co0.5 na jego utlenianie (podczas rozładowywania elektrody) i redukcję powstałych (podczas procesu ładowania) produktów korozji. Przedziały czasu odpowiadające utlenianiu Ni i Co maleją wyraźnie, natomiast czasy redukcji odpowiednich faz tlenkowych wzrastają w niewielkim stopniu wskutek cyklowania elektrody. W efekcie, szybkość korozji materiału wzrasta z numerem cyklu, z pewną tendencją do ustalenia na stałym poziomie dla cykli końcowych Słowa kluczowe: elektrosorpcja wodoru, stop typu LaNi5, materiał proszkowy, ładowanie/rozładowanie, cyklowanie, szybkość korozji.1. Introduction In series of some latest papers of our group [1-4] the corrosion processes of LaNi5-based powder composite alloys were thoroughly investigated using charge/discharge galvanostatic technique. The LaNi5 intermetallic compound is a parent material of a broad family of hydrogen storage alloys which are able to absorb large quantities of hydrogen. This unique feature is widely utilized for manufacturing of negative electrodes of multiply (over 400 cycles) rechargeable NiMH type batteries. The repeated charge/discharge cycles are prone to the structural- and chemical degradation of the electrode material and, thus, deterioration of its propert[...]

Evaluation of hydride electrode parameters at different discharge rates DOI:10.15199/40.2015.5.6


  The effects of hydride electrode discharge rate on its discharge capacity and exchange current density of H2O/H2 system are discussed. The LaNi4.5Co0.5 hydrogen storage alloy has been applied as the powder composite electrode active material. In all experiments the electrode was being galvanostically charged with a medium rate of -0.5 C. For electrode discharging, low rates of hydrogen oxidation (idisch ≤ 0.35 C) have been applied. It is shown that for idisch between 0.1 C and 0.35 C the electrode material capacity linearly increases with discharge rate decrease. Similarly, soft discharge conditions favor increase of H2O/H2 exchange currents. Keywords: hydrogen storage alloy, discharge capacity, charge /discharge rate, exchange current density Ocena parametrów elektrody wodorkowej dla różnych szybkości rozładowania Dyskutowany jest wpływ szybkości rozładowywania elektrody wodorkowej na jej pojemność prądową i gęstość prądu wymiany układu H2O/H2. Jako materiał aktywny kompozytowej, proszkowej elektrody wodorkowej wybrano stop LaNi4.5Co0.5. We wszystkich eksperymentach elektrodę ładowano galwanostatycznie ze stałą, umiarkowaną szybkością, równą -0,5 C. Do rozładowywania zastosowano niskie prądy utleniania wodoru (idisch ≤ 0.35 C). Pokazano, że w zakresie gęstości prądów rozładowania 0,1 C do 0,35 C pojemność prądowa materiału liniowo wzrasta ze spadkiem szybkości rozładowania. Podobnie, łagodne warunki rozładowania sprzyjają wzrostowi prądu wymiany układu H2O/H2. Słowa kluczowe: stop magazynujący wodór, pojemność prądowa, ładowanie/rozładowanie, gęstość prądu wymiany.1. Introduction In previous papers of our team we have shown that meticulous analysis of galvanostatic charge/discharge curves makes it possible to determine numerous functional parameters of hydride electrodes [1-8]. By analyzing the charging curves it is possible to determine the time of the reduction of oxide phases formed during preceding discharge stage [1-5][...]

Manufacturing of thin Fe-Cr-Ni coatings on Cu powder substrate using magnetron sputtering technique DOI:10.15199/40.2015.7.4


  The magnetron sputtering technology has been applied to obtain thin coatings on high purity, Cu powder particles. The circular plates of AISI 304L (00H18N10) type stainless steel were used as sputtering targets. The Cu powder was introduced into drum-shaped rotary stage and the sputtering process was carried out under vacuum. During deposition the powder samples were periodically taken from the reaction chamber for analysis. Afterward, the Fe-Cr-Ni coatings were subjected to acid etching and the obtained solutions were analyzed on Fe2+, Cr3+ and Ni2+ ions content. The results of analysis allowed to estimate the coating thickness. After some induction period, the amounts of Fe, Ni and Cr in the coating were directly proportional to the sputtering time. The proportions of individual metal components in the coating appeared to have been very close to their proportions in the applied steel. The thickness of the sputtered layers of Fe-Cr-Ni coating was 46 nm after 3 h of the PVD process. Keywords: magnetron sputtering, copper powder, AISI 304L coating, ICP analysis, layer thickness Wytwarzanie cienkich powłok Fe-Cr-Ni na proszku Cu przy użyciu techniki napylania magnetronowego Technologię napylania magnetronowego wykorzystano do otrzymywania cienkich powłok na cząstkach proszku miedzi o dużej czystości. Jako targetów napylających używano okrągłych płytek ze stali AISI 304L (00H18N10). Proszek miedzi umieszczano w mieszalniku obrotowym w kształcie bębna, po czym prowadzono proces napylania próżniowego. W trakcie napylania próbki proszku były okresowo pobierane z komory reakcyjnej do analizy. Następnie, powłoki Fe-Cr-Ni wytrawiano kwasowo a otrzymane roztwory analizowano na zawartość jonów Fe2+, Cr3+ i Ni2+. Wyniki analizy pozwoliły oszacować grubość powłok. Po krótkim okresie wstępnym, ilości Fe, Ni i Cr w powłoce stawały się wprost proporcjonalne do czasu napylania. Proporcje poszczególnych pierwiastków w powłoce osiągały wartości bliskie propo[...]

Effect of surface modification of the LaNi4.5Co0.5 powder with thin silicon film on the electrochemical performance of composite hydride electrode DOI:10.15199/41.2017.4.6


  Surface of LaNi4.5Co0.5 hydride alloy powder has been modified by magnetron sputtering using silicon target. The process of composite electrodes cycling at -0.5 C/+0.5 C charge/discharge rates has been carried out in 6 M KOH throughout 40 cycles at ambient temperature. Deposition of thin Si films on the active powder improves its hydrogenation kinetics: the exchange current densities of H2O/H2 system are 5÷10% greater on the modified electrode. After some initial cycles, logarithm of discharge capacity linearly decreases with the number of cycles. For powders modified with silicon films, the slope of rectilinear segment of log Qdisch = f(N) relationship is 2.5 times lower than that for unmodified powder. The presence of Si film evidently decreases the electrode corrosion rate and prolongs the electrode half decay cycle number. Key words: intermetallic alloy, corrosion rate, magnetron sputtering, charge/discharge, Si thin films Powierzchnię sproszkowanego stopu wodorochłonnego LaNi4,5Co0,5 modyfikowano poprzez rozpylanie jonowe z użyciem targetu krzemowego. Proces cyklowania kompozytowych elektrod przeprowadzono z szybkościami -0.5 C/+0.5 C w 6M roztworze KOH w temperaturze otoczenia dla 40 cykli ładowania/rozładowania. Warstwy napylone poprawiają kinetykę elektrosorpcji wodoru przez proszek aktywny, gdyż w ich obecności gęstość prądu wymiany układu H2O/H2 wzrasta o 5÷10%. Po kilku początkowych cyklach logarytm pojemności rozładowania elektrod liniowo maleje z liczbą cykli. Dla proszków modyfikowanych warstwą krzemu, nachylenia liniowych odcinków zależności log Qdisch = f(N) są 2,5 raza mniejsze niż dla proszku wyjściowego. Obecność filmu Si wyraźnie zmniejsza szybkość korozji elektrody i wydłuża cykl połówkowy jej degradacji korozyjnej. Słowa kluczowe: stop międzymetaliczny, szybkość korozji, rozpylanie magnetronowe, ładowanie/rozładowanie, cienka warstwa Si 1. Introduction Rare earth-transition metal type hydrogen storage all[...]

Analiza składu chemicznego i fazowego cienkich powłok Fe-Cr wytworzonych na proszku Cu przy użyciu techniki napylania magnetronoweg DOI:10.15199/24.2015.10.4


  Wytwarzano cienkie powłoki Fe-Cr na podłożu sproszkowanej miedzi metodą fizycznego osadzania z fazy gazowej. Jako materiału napylają- cego użyto stali nierdzewnej 1,4021 (AISI 420). Próbki proszku do analizy pobierano okresowo podczas procesu napylania. Uzyskane powło- ki roztwarzano w kwasie solnym, a otrzymane roztwory analizowano na obecność jonów Fe2+ i Cr3+. Stwierdzono, że ilości Fe i Cr w powłoce są wprost proporcjonalne do czasu napylania. Proporcje obu składników w powłoce były zbliżone do składu chemicznego zastosowanego targetu. Skład fazowy warstwy powierzchniowej proszku analizowano metodą asymetrycznej dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego (XRD). Analiza nie wykazała obecności miedzi w otrzymanych powłokach. Thin Fe-Cr coatings have been deposited by physical vapor deposition on powdered copper substrate. The 1,4021 (AISI 420) stainless steel was used as a sputtering material. The powder samples were being taken periodically for analysis during sputtering process. The obtained Fe-Cr coatings were subjected to etching in hydrochloric acid and solutions - analyzed on Fe2+ and Cr3+ content. It was found that the amounts of Fe and Cr in the coatings were directly proportional to the sputtering time. The proportions of both elements in the layer are close to their contents in the applied target. The phase composition of the powder surface layers was analyzed by glancing angle X-Ray Diffraction (XRD). The analysis did not reveal the presence of the copper in the obtained coatings. Słowa kluczowe: napylanie magnetronowe, analiza ICP, grubość warstwy, XRD Key words: magnetron sputtering, ICP analysis, layer thickness, XRD.1. Wstęp. Napylanie magnetronowe należy do metod fizycznego osadzania z fazy gazowej (Physical Vapor Deposition - PVD). Jest to jedna z najnowocześniejszych metod stosowanych współcześnie do modyfikacji powierzchni materiału użytkowego. Technika napylania magnetronowego umożliwia otrzymywanie cienkich warstw, w ty[...]

Effect of magnetron sputtering of active powder with Fe-Cr-Ni layers on electrochemical parameters of metal hydride electrode DOI:10.15199/40.2016.2.2


  Particles of hydrogen storage, LaNi4.5Co0.5 powdered material have been encapsulated with thin (about 40 nm) Fe-Cr-Ni layers using magnetron sputtering method. The acid resistant, 1.4301 (EN 10088) stainless steel has been applied as a target. The effect of powder encapsulation on galvanostatic charge/discharge characteristics (hydride capacity, exchange current density of the H2O/H2 system, susceptibility to oxidation) for the modified hydride electrodes has been evaluated. The plots of discharge curves testify to limitation of active material tendency to working surface development. The material modified reveals comparatively high discharge capacities which should be attributed to inhibition of oxidation processes of active material by the surface layers formed. The powder sputtering does not worsen the kinetics of charge/discharge processes for modified electrode. Keywords: LaNi5 type hydride material, magnetron sputtering, galvanostatic hydrogenation, charge/discharge Zmiany parametrów elektrochemicznych elektrody wodorkowej w wyniku magnetronowego napylania proszku aktywnego warstwami Fe-Cr-Ni Cząstki proszku materiału wodorochłonnego LaNi4,5Co0,5 enkapsulowano cienkimi (ok. 40 nm) warstwami Fe-Cr-Ni poprzez napylanie magnetronowe, z użyciem stali kwasoodpornej 1,4301 (EN 10088) jako targetu. Oceniono wpływ enkapsulacji proszku na parametry galwanostatycznego procesu ładowania/rozładowania (pojemność wodorkowa, gęstość prądu wymiany układu H2O/H2, podatność na utlenianie) dla zmodyfikowanej w ten sposób elektrody wodorkowej. Przebieg krzywych rozładowania wskazuje, iż po procesie enkapsulacji zmniejsza się podatność materiału aktywnego na rozwijanie powierzchni roboczej. Materiał enkapsulowany wykazuje stosunkowo wysokie pojemności rozładowania, co jest konsekwencją hamowania procesów utleniania materiału aktywnego przez wytworzone warstwy. Napylanie proszku nie pogarsza kinetyki procesów ładowania/rozładowania zmodyfikowanej elektrod[...]

Characterization of hydride electrode modified with Fe-Si layers by sputtering DOI:10.15199/40.2016.4.1

Czytaj za darmo! »

Magnetron sputtering method has been employed for deposition of thin Fe-Si layers on active powder substrate of LaNi4.5Co0.5 hydrogen storage alloy. The sputtering process was carried out through two different time periods. Cyclic galvanostatic charge/ discharge curves have been measured to evaluate the effect of sputtering time on the characteristic parameters of modified hydride electrode. The discharge capacity (Qdisch) of modified LaNi4.5Co0.5 powder alloy corresponding to N = 10 cycle was 229 and 250 mAh∙g-1 after 2 and 8 h of sputtering, respectively. The longer sputtering time the greater exchange current densities of H2O/H2 system on the modified electrodes. The exchange currents matching 10th cycle were 38 and 53 mA∙g-1 after 2 and 8 hours of sputtering, respectively. Keywords: hydrogen storage alloy, magnetron sputtering, Fe-Si layers, charge/discharge curves Charakterystyka elektrody wodorkowej modyfikowanej przez napylanie warstw Fe-Si Metodę napylania magnetronowego zastosowano do osadzania cienkich warstw Fe-Si na podłożu sproszkowanego stopu wodorochłonnego LaNi4.5Co0.5. Proces napylania był prowadzony w dwu wybranych okresach czasu. Dla oceny wpływu czasu osadzania warstw na charakterystyczne parametry zmodyfikowanych w ten sposób elektrod wodorkowych, zmierzono dla nich galwanostatyczne krzywe ładowania/rozładowania. Pojemność rozładowania (Qdisch) odpowiadająca N = 10 cyklowi, w przypadku modyfikowanego proszku LaNi4.5Co0.5 wynosiła odpowiednio 229 i 250 mAh∙g-1 dla czasów napylania 2 i 8 h. Wydłużenie czasu napylania prowadzi również do wzrostu gęstości prądów wymiany układu H2O/H2 dla badanych elektrod, które po 10 cyklu były równe 38 i 53 mA∙g-1, odpowiednio dla czasów napylania 2 i 8 h. Słowa kluczowe: stop wodorochłonny, napylanie magnetronowe, warstwy Fe-Si, krzywe ładowania/rozładowania.1. Introduction Nowadays, nickel-metal hydride (Ni/MH) systems found important implementations for statio[...]

Effect of surface modification of LaNi4.5Co0.5 active material on electrochemical parameters of hydride electrode in conditions of long-lasting cycling DOI:10.15199/40.2016.9.3


  The analysis of galvanostatic charge/discharge curves for the hydrogen powder electrode in long-term cycling conditions (N = 40 cycles) is presented. The surface of active powder (LaNi4.5Co0.5; fraction 20÷50 μm) has been modified by 8-hours magnetron sputtering using Fe-Si target. The effect of deposition of thin Fe-Si layers on functional parameters of modified electrode has been characterized. It has been shown that magnetron sputtering scarcely affects electrode discharge capacity, but it decreases a little the slope of rectilinear segment of logQdisch = f(N) relationship, thus, inhibits the corrosion degradation of the electrode. For N > 22 cycles hydride capacity of modified electrode reaches practically constant level, close to 270 mAh/g, which testifies to disappearance of corrosion degradation. The sputtered layers improve the kinetics of hydrogen electrosorption because their presence increases exchange current density of H2O/H2 system. Keywords: LaNi5 type hydride material, magnetron sputtering, galvanostatic hydrogenation, charge/discharge Dokonano analizy krzywych galwanostatycznego ładowania/rozładowania dla wodorkowej elektrody proszkowej w warunkach długotrwałego cyklowania (N = 40 cykli). Powierzchnię proszku aktywnego (LaNi4.5Co0.5; frakcja 20÷50 μm) modyfikowano poprzez 8-godzinne rozpylanie jonowe stopu Fe-Si stanowiącego target. Scharakteryzowano wpływ osadzania cienkich warstw Fe-Si w zależności od parametrów użytkowych zmodyfikowanej elektrody. Pokazano, że proces rozpylania ma niewielki wpływ na pojemność rozładowania, jednak zmniejsza nieco nachylenie odcinka prostoliniowego zależności logQrozł = f(N), tym samym hamuje degradację korozyjną elektrody. Dla N > 22 cykli pojemność wodorkowa elektrody modyfikowanej osiąga praktycznie stały poziom, ok. 270 mAh/g, co świadczy o zaniku degradacji korozyjnej. Warstwy napylone poprawiają również kinetykę elektrosorpcji wodoru, gdyż w ich obecności zwięk[...]

Passivation of hydrogen storage alloy in strong alkaline solution DOI:10.15199/40.2017.9.4


  1. Introduction Rare-earth (R) elements and transition metals (T) forming numerous intermetallics with general stoichiometry of RTn (n ≤ 5) or R2Tm (m ≤ 9) are known to easily uptake atomic hydrogen inside of their crystal lattices to form metal hydrides containing even more than 50 at.% of H. Such a way of hydrogen storage is very safe and makes it possible to exploit the metal hydrides in powdered form directly in stationary storage tanks (for fuel cells) or as negative electrodes in rechargeable hydride batteries [11, 22, 26, 28, 31]. Apart from energy storage, metal hydrides have been recently successfully designed for other impressive functional and conversion related applications, for hydrogen sensors or switchable mirrors, including possibilities of their relevance as hydrogen carriers [32]. The increasing demands issued to metal hydrides, especially to fast hydrogen absorption/desorption, have brought particle sizes from micrometric- (on the order of 100 μm) to nanometric scale (ca 10÷100 nm) [23, 29]. Unfortunately, such small hydride material particles suffer severely from their rapid surface oxidation and, in case of NiMH batteries, low aggregation-resisting structural stability upon cycling. The basic requirements of hydride electrodes: satisfactory porosity and permeability for liquids, are strongly associated with corrosion related threats and, thus, serious decrease of degradation stability [6, 7]. Taking into account corrosion resistance of hydrogen storage alloys one should note that there appears increasing trend to apply magnesium for hydrogen storage [3, 8, 12, 19]. This light metal, which is electrochemically more active than lanthanum forms a hydride of MgH2 stoichiometry (67 at.% of hydrogen) and is more and more often added to numerous nickel-based alloys and compounds (e.g. Mg2Ni or La(Ni,Mg)5 alloys) [3, 8, 18, 19]. The most widely studied RTn type hydrogen absorbing compound, LaNi5, re[...]

Ocena szybkości dyfuzji atomowego wodoru w kompozytowej elektrodzie LaNi4,5Co0,5 DOI:10.15199/62.2017.9.25


  Prowadzone w świecie prace nad zwiększaniem efektywności magazynowania wodoru przez stopy międzymetaliczne idą w kierunku ich wykorzystania w zbiornikach stacjonarnych (np. do późniejszego zasilania ogniw paliwowych) bądź jako ujemne elektrody ogniw wodorkowych1). Wśród najbardziej znanych związków międzymetalicznych zdolnych do odwracalnej akumulacji wodoru należy wymienić LaNi5, który po pewnych modyfikacjach składu chemicznego można nasycić wodorem do uzyskania formuły LaNi5H6 2). Związek LaNi5 oraz stopy na jego bazie są obecnie najpopularniejszym materiałem ujemnych elektrod w ogniwach wodorkowych3-5). Z punktu widzenia użytkowego, jedną z najpoważniejszych wad tego typu materiałów jest degradacja korozyjna, uwidaczniająca się istotnym spadkiem pojemności wskutek cyklowania. Korozja tego typu materiałów spowodowana jest obecnością w ich składzie dość dużych ilości (ponad 30% mas.) silnie aktywnego elektrochemicznie lantanu. W celu poprawy właściwości eksploatacyjnych stopów na bazie LaNi5 stosuje się częściowe podstawianie atomów lantanu i/lub niklu6-9). Asano i współpr.10) stwierdzili, że częściowe podstawienie atomów niklu przez atomy kobaltu powoduje przyśpieszenie dyfuzji wodoru ze względu na zmniejszenie gęstości defektów sieci spowodowanych nasycaniem wodorem (wodorowaniem). Poprawa kinetyki sorpcji wodoru obok poprawy pojemności jest głównym kierunkiem poszukiwania nowych materiałów do efektywnego magazynowania energii. Znanych jest wiele prac dotyczących wyznaczania współczynnika dyfuzji wodoru w stopach wodorochłonnych. Sahli i współpr.11) wyznaczyli efektywny współczynnik dyfuzji atomowego wodoru w sieci krystalicznej stopu za pomocą metody chronoamperometrycznej, otrzymując dla temperatury otoczenia wartość DH = 2,1∙10-8 cm2/s dla stopu LaZr2Cr4Ni5. Karwowska i współpr.12) stosując analogiczną metodę, uzyskali dla podobnego materiału wartość dwa rzędy wielkości 1940 96/9(2017) Fig. Voltammetric curves f[...]

 Strona 1  Następna strona »