Evaluation of the influence of Cu2O addition on electrochemical properties of LaNi5 hydrogen storage alloy

• Autorzy: Giza K. , Musiał-Gładysz A.

Identyfikatory

DOI

10.15199/40.2018.5.1

Warianty tytułu

PL

Ocena wpływu dodatku Cu2O na elektrochemiczne właściwości stopu wodorochłonnego LaNi5

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The influence of copper(I) oxide on electrochemical properties of a composite electrode, obtained on the basis of LaNi5 intermetallic compound, was studied in the paper. Discharge capacities and kinetic parameters of hydride electrodes were measured during electrochemical cycling. The electrochemical measurements were carried out by means of the chronopotentiometric method in 6M KOH solution at 25oC. During discharging of studied hydride electrodes it is not possible to prevent oxidation of both lanthanum and nickel. Copper particles obtained in the first charging cycle, as a result of Cu2O reduction, do not oxidise in the next discharging cycles. SEM images and EDS analysis confirmed the presence of the formed copper particles deposit at surface of the electrode. Modification of hydrogen-absorbing LaNi5 powder particles surface by mixing it with copper(I) oxide leads to changes of electrode’s electrocatalytic properties. The existence of copper(I) oxide in the hydrogen-absorbing LaNi5 alloy clearly improves the process of hydride electrode activation and accelerates the hydrogen absorption/desorption reaction. No influence of 5 wt.% of Cu2O on the hydrogen diffusivity was found in the studied electrodes.

PL

W pracy badano wpływ dodatku tlenku miedzi(I) na elektrochemiczne właściwości elektrody kompozytowej otrzymanej na bazie związku międzymetalicznego LaNi5. Zmierzono pojemności rozładowania oraz parametry kinetyczne elektrod wodorkowych podczas cyklicznych pomiarów ładowania/ rozładowania. Pomiary elektrochemiczne wykonywano metodą chronopotencjometryczną w 6M roztworze KOH o temperaturze 25oC. Podczas rozładowywania badanych elektrod wodorkowych nie można zapobiec utlenianiu zarówno lantanu jak i niklu. Cząstki miedzi otrzymane w pierwszym cyklu ładowania, w wyniku redukcji Cu2O, nie utleniają się w kolejnych cyklach rozładowania. Obrazy SEM oraz analiza EDS potwierdziły obecność cząstek miedzi na powierzchni elektrody. Modyfikacja powierzchni cząstek proszku materiału wodorochłonnego LaNi5 poprzez wymieszanie go z tlenkiem miedzi(I) prowadzi do zmian właściwości elektrokatalitycznych elektrody. Obecność w stopie wodorochłonnym LaNi5 tlenku miedzi(I) wyraźnie poprawia proces aktywacji elektrody wodorkowej oraz przyspiesza reakcję absorpcji/ desorpcji wodoru. Nie stwierdzono wpływu dodatku 5% mas. Cu2O na dyfuzyjność wodoru w badanych elektrodach.

Słowa kluczowe

EN

LaNi5 intermetallic compound; copper(I) oxide; redox reactions; electrochemical properties

PL

związek międzymetaliczny LaNi5; tlenek miedzi; reakcje redoks; właściwości elektrochemiczne

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ochrona przed Korozją
• Rocznik: 2018
• Tom: nr 5
• Strony: 114--118
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Giza K.

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Production Engineering and Materials Technology, Al. Armii Krajowej 19, 42-200 Czestochowa, Poland

autor

Musiał-Gładysz A.

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Production Engineering and Materials Technology, Al. Armii Krajowej 19, 42-200 Czestochowa, Poland

Bibliografia

• [1] Chen Weixiang. 2001. “Kinetics of hydrogen evolution reaction on hydrogen storage alloy electrode in alkaline solution and effects of surface modification on the electrocatalytic activity for hydrogen evolution reaction”. International Journal of Hydrogen Energy 26 (6) : 603-608.
• [2] Cheng Shao An, Yong Quan Lei, Yong Jun Leng, Qi Dong Wang. 1998. Electrochemical performance of metal hydride negative electrode modified with bismuth oxide”. Journal of Alloys and Compounds 264 : 104-106.
• [3] Cui Ningren, Jing Li Luo. 1998. “Effects of oxide additions on electrochemical hydriding and dehydriding behavior of Mg2Ni-type hydrogen storage alloy electrode in 6 M KOH solution”. Electrochimica Acta. 44 (5) : 711-720.
• [4] Dabaki Yassine, Sami Boussami, Chokri Khaldi, Hisasi Takenouti, Omar ElKedim, Noureddine Fenineche, Jilani Lamloumi. 2017. “The effect of ZnO addition on the electrochemical properties of the LaNi3.55Mn0.4Al0.3Co0.2Fe0.55
• electrode used in nickel–metal hydride batteries”. Journal of Solid State Electrochemistry 21 (4) : 1157-1164.
• [5] Giza Krystyna, Lidia Adamczyk, Alicja Hackemer, Henryk Drulis, Henryk Bala. 2015. „Preparation and electrochemical properties of La2MgNi8Co1-xMx (M = Al or n; x = 0 or 0.2) hydrogen storage alloys”. Journal of Alloys and Compounds 645 : S490-S495.
• [6] Giza Krystyna, Henryk Bala, Henryk Drulis, Alicja Hackemer, Lucyna Folcik. 2012. “Gaseous and electrochemical hydrogenation properties of LaNi4.3(Co, Al )0.7-xInx alloys”. International Journal of Electrochemical Science 7 : 9881--9891.
• [7] Giza Krystyna, Henryk Drulis. 2016. “Effect of preparation method of metal hydride electrode on efficiency of hydrogen electrosorption process”. International Journal of Materials Research 107 : 103-108.
• [8] Ise Tadashi, Tetsuyuki Murata, Yohei Hirota, Imoto Teruhiko, Mitsuzo Nogami, Shinsuke Nakahori. 2000. “The surface structure and the electrochemical properties of hydrogen-absorbing alloys treated with an HCl aqueous solution”. Journal of Alloys and Compounds 307 (1-2) : 324-332.
• [9] Iwakura Chiaki, Yukio Fukumoto, Masao Matsuoka, Tatsuoki Kohno, Katsuhide Shinmou. 1993. “Electrochemical characterization of hydrogen storage alloys modified with metal oxides”. Journal of Alloys and Compounds 192 : 152-154.
• [10] Klebanoff Lennie. 2013. Hydrogen storage technology: materials and applications. New York: CRC Press.
• [11] Li Yuan, Shumin S Han, Xilin Zhu, Huiling Ding. 2010. “Effect of CuO addition on electrochemical properties of AB3 –type alloy electrodes for nickel/ metal hydride batteries”. Journal of Power Sources 195 (1) : 380-383.
• [12] Meli Felix, Tetsuo Sakai, Andreas Zuttel, Louis Schlapbach. 1995. “Passivation behavior of AB5-type hydrogen storage alloys for battery electrode application”. Journal of Alloys and Compounds 221 : 284-290.
• [13] Parimala R, MV Ananth, Sundara Ramaprabhu, M Raju. 2004. “Effect of electroless coating of Cu, Ni and Pd on ZrMn0.2V0.2Fe0.8Ni0.8 alloy used as anodes in Ni-MH batteries”. International Journal of Hydrogen Energy 29 (5) : 509-513.
• [14] Raju M, MV Ananth, Laxmanan Vijayaraghavan. 2009. “Influence of electroless coatings of Cu, Ni–P and Co–P on MmNi3.25Al0.35Mn0.25Co0.66 alloy used as anodes in Ni–MH batteries”. Journal of Alloys and Compounds 475 (1-2) : 664-671.
• [15] Willey David B, Ivor Rex Harris, Allin S Pratt. 1999. “The improvement of the hydrogenation properties of nickel-metal hydride battery alloy by surface modification with platinum group metals (PGMs)”. Journal of Alloys and Compounds 293-295 : 613-620.
• [16] Zhang Peng, Xuedong Wei, Yongning Liu, Jiewu Zhu, Guang Yu. 2008. “Effects of metal oxides addition on the performance of La1.3CaMg0.7Ni9 hydrogen storage alloy”. International Journal of Hydrogen Energy 33 (4) :1304-1309.

Uwagi

The research was supported by the Ministry of Science and Higher Education of poland (Statutory Research BS/BP-207-301/09)