Nanocrystallinie TiNi, Ti2Ni alloys for hydrogen storage

• Autorzy: Balcerzak M. , Nowak M. , Jurczyk M.

Warianty tytułu

PL

Nanokrystaliczne stopy wodorochłonne TiNi, Ti 2Ni

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Mechanical alloying (MA) process was introduced to produce nanocrystalline TiNi- and Ti 2Ni-type alloys. XRD analysis showed that after 8 h of milling the starting mixture of the elements had decomposed into an amorphous phase. Following the annealing in high purity argon at 750°C for 0.5 h, XRD confirmed the formation of the CsCl- and CFe3W3-type structures with a crystallite sizes of about 30 nm, respectively. These materials were used as negative electrodes for a Ni-MHx. In the nanocrystalline TiNi and Ti2Ni powders, at 3rd cycle, discharge capacities up to 260 mAhg–1 and 172 (at 40 mAg–1 discharge current) were measured, respectively. The Ti2Ni hydrogen storage alloy is attractive for secondary battery, because of inexpensive raw materials.

PL

Nanokrystality stopów typu TiNi i Ti 2Ni wytworzono za pomocą mechanicznej syntezy (MA). Analiza XRD wykazała, że po 8 godzinach mielenia mieszanka wyjściowych składników utworzyła fazę amorficzną. W wyniku wyżarzania materiałów w atmosferze argonu w 750°C przez 0,5 godziny powstały struktury typu CsCl i CFe 3W3 o wielkości krystalitów rzędu 30 nm, których obecność została potwierdzona przez badania XRD. Materiały te wykorzystano do utworzenia ujemnej elektrody dla akumulatorów typu Ni-MHx. Pojemność rozładowania elektrod w trzecim cyklu wynosiła odpowiednio 260 dla TiNi oraz 172 mAhg –1 dla Ti 2Ni (przy prądzie rozładowania wynoszącym 40 mAg –1). Stop Ti 2Ni jest atrakcyjnym materiałem do produkcji baterii akumulatorowych ze względu na niską cenę surowców.

Słowa kluczowe

EN

TiNi; Ti2Ni; mechanical alloying; characterization; electrochemical hydrogen storag

PL

TiNi; Ti2Ni; mechaniczna synteza; charakterystyka; elektrochemiczne magazynowanie wodoru

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 33, nr 5
• Strony: 370--373
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Balcerzak M.

• Institute of Materials Science and Engineering, Poznań University of Technology, Poznań

autor

Nowak M.

• Institute of Materials Science and Engineering, Poznań University of Technology, Poznań

autor

Jurczyk M.

• Institute of Materials Science and Engineering, Poznań University of Technology, Poznań

Bibliografia

• [1] Suryanarayna C.: Mechanical alloying and milling. Progress in Material Science 46 (2001) 1÷184.
• [2] Varin R. A., Czujko T., Wronski Z. S.: Nanomaterials for solid state hydrogen storage. Springer (2009).
• [3] Gleiter H.: Nanocrystalline materials. Progress in Material Science 33 (1989) 223÷315.
• [4] Anani A., Visintin A., Petrov K., Srinivasan S., Reilly J. J., Johnson J. R., Schwarz R. B., Desch P. B.: Alloys for hydrogen storage in nickel/ hydrogen and nickel/metal hydride batteries. Journal of Power Sources 47 (1994) 261÷275.
• [5] Zaluski L., Zaluska A., Ström-Olsen J. O.: Nanocrystaline metal hydrides. Journal of Alloys and Compounds 253-254 (1997) 70÷79.
• [6] Jurczyk M., Rajewski W., Wojcik G., Majchrzycki W.: Metal hydride electrodes prepared by mechanical alloying of ZrV2-type materials. Journal of Alloys and Compounds 285 (1999) 250÷254.
• [7] Nowak M., Smardz L., Jurczyk M.: Hydrogen storage in nanostructured Mg-based hydrides and their composites. Current Topics in Electrochemistry 15 (2010) 25÷38.
• [8] Okonska I., Jurczyk M.: Electrochemical properties of an amorphous 2Mg + 3d alloys doped by nickel atoms (3d = Fe, Co, Ni, Cu). Journal of Alloys and Compounds 475 (2009) 289÷293.
• [9] Huang L. W., Elkedim O., Jarzebski M., Hamzaoui R., Jurczyk M.: Structural characterization and electrochemical hydrogen storage properties of Mg2Ni1 – xMnx(x = 0, 0.125, 0.25, 0.375) alloys prepared by mechanical alloying. International Journal of Hydrogen Energy 35 (2010) 6794÷6803.
• [10] Jurczyk M., Nowak M., Szajek A., Jezierski A.: Hydrogen storage by Mg-based nanocomposites. International Journal of Hydrogen Energy 37 (2012) 3652÷3658.
• [11] Huang L. W., Elkedim O., Nowak M., Jurczyk M., Chassognon R., Meng D. W.: Synergistic effects of multiwalled carbon nanotubes and Al on the electrochemical hydrogen storage properties of Mg2Ni-type alloy prepared by mechanical alloying. International Journal of Hydrogen Energy 37 (2012) 1538÷1545.
• [12] Buschow K. H. J., Bouten P. C. P., Miedema A. R.: Hydrides formed from intermetallic compounds of two transition metals: A special class of ternary alloys. Reports on Progress in Physics 45 (1982) 937÷1039.
• [13] Bradhurst D. H.: Metal hydrides for energy storage. Metals Forum 6 (1983) 139÷148.
• [14] Gupta K. P.: The Ni-Ti-Zr system (Nickel-Titanium-Zirconium). Journal of Phase Equilibria 20 (1999) 441÷448.
• [15] Jung C. B., Lee K. S.: Electrode characteristics of metal hydride electrodes prepared by mechanical alloying. Journal of Alloys and Compounds 253- 254 (1997) 605÷608.
• [16] Smardz L., Jurczyk M., Smardz K., Nowak M., Makowiecka M., Okonska I.: Electronic structure of nanocrystalline and polycrystalline hydrogen storage materials. Renewable Energy 33 (2008) 201÷210.
• [17] Eftekhari A.: Nanostructured materials in electrochemistry. Wiley-VCH, Weinheim (2008).