Effect of electrochemical cycling of LaNi5 powder composite material on hydrogen diffusivity at pressures of 0.08÷30 bar

• Autorzy: Dymek M. , Bala H.

Warianty tytułu

PL

Wpływ elektrochemicznego cyklowania kompozytowego materiału proszkowego na bazie LaNi5 na dyfuzyjność wodoru przy ciśnieniach 0,08÷30 barów

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

On the basis of galvanostatic charge/discharge curves plotted in E – logt coordinate system we present a precise graphical way to determine atomic hydrogen charge and discharge times for powder (particle diameter 20÷50 μm) LaNi5 composite electrode working in deaerated 6M KOH solution. At experimental conditions (│ic│= ia = 0.5C) we calculate effective hydrogen diffusion coefficients in the electrode material, based on Crank’s diffusion model, and present them as a function of cycling. The diagnostic experiments included galvanostatic tests with simultaneous changes of external pressure of Ar-gas in the reaction chamber. The effective diffusion coefficients of atomic hydrogen increase for initial cycles as a result of material surface development and increase of its porosity. Starting with N = 15, further cycling gives rise to decrease of hydrogen diffusivity, evidently as a consequence of electrode material corrosion and hydrogen diffusion inhibition by oxide phases. Pressure of inert gas (Ar) in the range of 0.08÷30 bar has rather imperceptible effect on hydrogen diffusivity.

PL

Bazując na galwanostatycznych krzywych ładowania/rozładowania wykreślonych w układzie współrzędnych E – logt dla proszkowej (średnica cząstek 20÷50 μm), kompozytowej elektrody LaNi5 pracującej w 6M roztworze KOH zaproponowano precyzyjny, graficzny sposób określania czasów jej ładowania wodorem i rozładowania. W oparciu o model dyfuzji Cranka, przy przyjętych warunkach eksperymentalnych (│ic│= ia = 0,5C) obliczono efektywne współczynniki dyfuzji wodoru w materiale elektrodowym i przedstawiono je w funkcji numeru cyklu. Testy galwanostatyczne przeprowadzano w warunkach jednoczesnych zmian ciśnienia argonu w autoklawie. Dla pierwszych cykli efektywne współczynniki dyfuzji wodoru atomowego stopniowo wzrastają wskutek rozwijania powierzchni materiału i wzrostu jego porowatości. Począwszy od cyklu N = 15 rozpoczyna się jednak spadek dyfuzyjności wodoru, najprawdopodobniej wskutek korozji materiału elektrodowego i hamowania transportu wodoru przez fazy tlenkowe. Ciśnienie gazu inertnego (Ar) w zakresie 0,08÷30 barów ma raczej drugorzędny wpływ na dyfuzyjność wodoru w materiale.

Słowa kluczowe

EN

LaNi5 compound; electrochemical hydrogenation; hydrogen diffusivity; external pressure

PL

związek międzymetaliczny LaNi5; wodorowanie elektrochemiczne; dyfuzyjność wodoru; ciśnienie zewnętrzne

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ochrona przed Korozją
• Rocznik: 2013
• Tom: nr 1
• Strony: 3--6
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., wykr.

Twórcy

autor

Dymek M.

• Department of Chemistry, Faculty of Materials Processing, Engineering and Applied Physics

autor

Bala H.

• Czestochowa University of Technology, Czestochowa

Bibliografia

• 1. I. Kukuła, H. Bala, Ochr. przed Korozją, 53 (2010) 596.
• 2. I. Kukuła, H. Bala, Arch. Metal. Materials, 57 (2012): 10.2478/v10172-012-0079-3.
• 3. M. Dymek, H. Bala, 13th International Conf. ”Dental Engineering-Biomaterials”, Ustroń 1-2 June 2012 5.7, p.92.
• 4. C. Iwakura, K. Fukuda, H. Senoh, H. Inoue, M. Matsuoka, Y. Yamamoto, Electrochim. Acta, 43 (1998) 2041.
• 5. C. Khaldi, H. Mathouthi, J. Lamloumi, A. Percheon-Guegan, Int. J. Hydrogen Energy, 29 (2004) 307.
• 6. B.N. Popov, G. Zheng, R.E. White, J. Appl. Electrochem., 26 (1996) 603.
• 7. J.C.S. Casini, L.M.C. Zarpelon, E.A. Ferreira, H. Takiishi, R.N. Faria, Mater. Sci. Forum, 660-661 (2010) 128.
• 8. C.Y.V. Li, Z.M. Wang, S. Liu, S.L.I. Chan, J. Alloys Comp., 456 (2008) 407.
• 9. H. Bala, K. Giza, I. Kukuła, J. Appl. Electrochem., 40 (2010) 479.
• 10. J. Crank, The Mathematics of Diffusion, Clarendon Press, Oxford (1975).
• 11. G. Zheng, B.N. Popov, R.E. White, J. Electrochem. Soc., 142 (1995) 2695.
• 12. H. Bala, I. Kukuła, K. Giza, B. Marciniak, E. Różycka-Sokołowska, H. Drulis, Bull. Polish Hydrogen Fuel Cell Assoc., Nr 6 (2011), 115.
• 13. H. Bala, I. Kukuła, H. Drulis, A. Hackemer, Phys-Chem. Mech. Mater., Spec. Issue, Nr 9 (2012) 387.
• 14. H. Bala, I. Kukuła, K. Giza, B. Marciniak, E. Różycka-Sokołowska, H. Drulis, Int. J. Hydrogen Energy, in press (2012).
• 15. I. Kukuła, Efektywność pochłaniania wodoru i zachowanie korozyjne materiału elektrodowego LaNi4(Zn, Bi), Praca Doktorska, WIPMiFS, Politechnika Częstochowska, Częstochowa, 2012.
• 16. M. Dymek, I. Kukuła, H. Bala, XII Intern. Scientifi c Conf. ”New Technologies and Achievements in Metallurgy and Materials Engineering”, Częstochowa, 2012, Monographs, Nr 24, vol. 2, s. 827.
• 17. B. Rożdżyńska-Kiełbik, W. Iwasieczko, H. Drulis, V.V. Pavlyuk, H. Bala, J. Alloys Comp., 298 (2000) 237.
• 18. Hi. Uchida, Ha. Uchida, Y.C. Huang, J. Less-Common Met., 101 (1984) 459.