Effect of magnetron sputtering of active powder with Fe-Cr-Ni layers on electrochemical parameters of metal hydride electrode

• Autorzy: Bordolińska K. , Stefaniak A. , Bala H.

Identyfikatory

DOI

10.15199/40.2016.2.2

Warianty tytułu

PL

Zmiany parametrów elektrochemicznych elektrody wodorkowejw wyniku magnetronowego napylania proszku aktywnego warstwami Fe-Cr-Ni

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

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.

PL

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 elektrody.

Słowa kluczowe

EN

LaNi5; hydride materials; magnetron sputtering; galvanostatic hydrogenation; charge; discharge

PL

stopy wodorochłonne; LaNi5; ładowanie; rozładowanie; napylanie magnetronowe; wodorowanie galwanostatyczne

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ochrona przed Korozją
• Rocznik: 2016
• Tom: nr 2
• Strony: 43--45
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., wykr.

Twórcy

autor

Bordolińska K.

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

autor

Stefaniak A.

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

autor

Bala H.

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

Bibliografia

• [1] Bala Henryk, Iwona Kukuła, Krystyna Giza, Bernard Marciniak, Ewa Różycka-Sokołowska, Henryk Drulis. 2012. „Evaluation of electrochemical hydrogenation and corrosion behavior of LaNi5-based materials using galvanostatic charge/discharge measurements”. Int. J. Hydrogen Energy 37 (22) : 16817–16822.
• [2] Bala Henryk, Krystyna Giza, Iwona Kukula. 2010. ”Determination of hydrogenation ability and exchange current of H2O/H2 system on hydrogen absorbing metal alloys”. J. Appl. Electrochem. 40 (4) : 791–797.
• [3] Bala Henryk, Martyna Dymek, Henryk Drulis. 2014. ”Development of metal hydride material efficient surface in conditions of galvanostatic charge/ discharge cycling”. Mater. Chem. Phys. 148 (3) : 1008–1012.
• [4] Bala Henryk, Martyna Dymek, Lidia Adamczyk, Krystyna Giza, Henryk Drulis. 2014. „Hydrogen diffusivity, kinetics of H2O/H2 charge transfer and corrosion properties of LaNi5-powder, composite electrodes in 6 M KOH solution”. J. Solid State Electrochem. 18 (11) : 3039–3048.
• [5] Bordolińska Klaudia, Agnieszka Stefaniak, Piotr Pawlik. 2015. Analysis of chemical and phase composition of thin Fe-Cr coatings manufactured on Cu powder substrate using magnetron sputtering technique. Hutnik - Wiadomości Hutnicze 82 (10) : 666–669.
• [6] Bordolińska Klaudia, Henryk Bala., 2015. ”Evaluation of hydride electrode parameters at different discharge rates”. Ochrona przed Korozją 58 (5) : 177–179.
• [7] Davids M.W., M. Lototskyy, A. Nechaev, Q. Naidoo, M. Williams, Y. Klochko 2011. ”Surface modification of TiFe hydrogen storage alloy by metal-organic chemical vapor deposition of palladium”. Int. J. Hydrogen Energy 36 (16) : 9743–9750.
• [8] Dora J., Zasilacz rezonansowy. Patent PL nr 313150, Urząd Patentowy RP (1996).
• [9] Durairajan A., B.S. Haran, B.N. Popov, R.E. White. 1999. Electrochem. Soc. Proceedings, W.R. Cieslak (ed.): Selected Battery Topics, Pennington, New Jersey, USA. 98–15 : 368–377.
• [10] Durairajan A., B.S. Haran, R.E. White, B.N. Popov. 2000. ”Pulverization and corrosion studies of bare and cobalt encapsulated metal hydride electrodes”. J. Power Sources 87 (1–2) : 84–91.
• [11] Dymek Martyna, Adrian Mościcki, Maria Sozańska, Krzysztof Gęsiarz. 2013. „Electroless encapsulation of LaNi5 powder particles with Ni-P protective layers”. Ochrona przed Korozją 56 (11) : 505–507.
• [12] Dymek Martyna, Henryk Bala. 2014. ”Hydrogen diffusivity in the massive LaNi5 electrode using voltammetry technique”. J. Solid State Electrochem. 18 (11) : 3033–3037.
• [13] Feng F., D.O. Northwood, Effect of surface modification on the performance of negative electrodes in Ni/MH batteries. 2004. Int. J. Hydrogen Energy 29 (9) : 955–960.
• [14] Giza Krystyna. 2013. ”Electrochemical studies of LaNi4.3Co0.4Al0.3 hydrogen storage alloy” Intermetallics 34 : 128–131.
• [15] Inui H., T. Yamamoto, Zhang Di, M. Yamaguchi. 1999. ”Microstructures and defect structures in intermetallic compound in the La-Ni alloy system”. J. Alloys Compd. 293–295 : 140–145
• [16] Karwowska Małgorzata, Tomasz Jaroń, Karol J. Fijalkowski, Piotr J. Leszczyński, Zbigniew Rogulski, Andrzej Czerwiński. 2014. Influence of electrolyte composition and temperature on behavior of AB5 hydrogen storage alloy used as negative electrode in Ni-MH batteries, J. Power Sources 263 : 304–309.
• [17] Kleperis J., G. Wójcik, A. Czerwinski, J. Skowronski M. Kopczyk, M. Beltowska-Brzezinska, 2001. Electrochemical behavior of metal hydrides, J. Solid State Electrochem. 5 (4) : 229–249.
• [18] Kuang G., Y. Li, F. Rei, M. Hu, L. Lei. 2014. ”The effect of surface modification of LaNi5 hydrogen storage alloy with CuCl on its electrochemical performance” J. Alloys Compd. 605 : 51–55.
• [19] Kukuła Iwona, Henryk Bala. 2011. „Ocena stopnia degradacji korozyjnej ujemnej elektrody ogniwa NiMH w oparciu o galwanostatyczne krzywe ładowania/rozładowania”. Ochrona przed Korozją 54 (7) : 494–496.
• [20] Sharma V.K., E.A. Kumar. 2014. ”Effect of measurement parameters on thermodynamic properties of La-based metal hydrides”. Int. J. Hydrogen Energy 39 (11) : 5888–5898.
• [21] Spodaryk M., L. Shcherbakova, A. Samejlik, V. Zakaznova-Herzog, B. Bream, M. Holzer, P. Mauron, A. Remholf, Y. Solonin, A. Zűttel. 2014. ”Effect of composition and particle morphology on the electrochemical properties of LaNi5-based alloy electrodes”. J. Alloys Compd. 607 : 32–38.
• [22] Tliha M., C. Khaldi, S. Boussami, N. Fenichene, O. El-Kedim, H. Mathlouthi, J. Lamloumi. 2013. Kinetic and thermodynamic studies of hydrogen storage alloys as negative electrode materials for Ni/MH batteries: a review”. J. Solid State Electrochem. 18 (3) : 577–593.
• [23] Xu J., C. Zhuo, D. Han, J. Tao, L. Liu, S. Jiang. 2009. ”Erosion-corrosion behavior of nano-particle-reinforced Ni matrix composite alloying layer by duplex surface treatment in aqueous slurry environment”. Corros. Sci. 51 (5) : 1055–1068.
• [24] Young K., J. Nei. 2013. ”The Current Status of Hydrogen Storage Alloy Development for Electrochemical Applications” Materials 6 : 4574-4608.
• [25] Zhang L., L.Q. Shi, Z.J. He, B. Zhang, Y.F. Lu, A. Liu, B.Y. Wang. 2009. ”Deposition of dense and smooth Ti films using ECR plasma-assisted magnetron sputtering”. Surf. Coat. Technol. 203 (22) : 3356–3360.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.