Characterization of hydride electrode modified with Fe-Si layers by sputtering

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

Identyfikatory

DOI

10.15199/40.2016.4.1

Warianty tytułu

PL

Charakterystyka elektrody wodorkowej modyfikowanej przez napylanie warstw Fe-Si

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

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.

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

EN

hydrogen storage alloy; magnetron sputtering; FeSi; layers; charge curves; discharge curves

PL

stopy wodorochłonne; napylanie magnetronowe; warstwy Fe-Si; krzywe ładowania; krzywe rozładowania

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ochrona przed Korozją
• Rocznik: 2016
• Tom: nr 4
• Strony: 91--93
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., wykr.

Twórcy

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

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

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) : 16817–16822.
• [2] Bala Henryk, Martyna Dymek, 2015. ”Corrosion degradation of powder composite hydride electrodes in conditions of long-lasting cycling”. Mater. Chemistry Phys. (167) : 265–270.
• [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) : 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) : 3039–3048.
• [5] Bordolińska Klaudia, Agnieszka Stefaniak, Henryk Bala, 2016. ”Effect of magnetron sputtering of active powder with Fe-Cr-Ni layers on electrochemical parameters of metal hydride electrode”. Ochrona przed Korozją (59) : 43–45.
• [6] Bordolińska Klaudia, Henryk Bala, 2015. ”Evaluation of hydride electrode parameters at different discharge rates”. Ochrona przed Korozją (58) : 177–179.
• [7] Bordolińska Klaudia, Martyna Dymek, Henryk Bala, 2014. „Reproducibility of the galvanostatic charge/discharge characteristics”. Ochrona przed Korozją (57) : 116–119.
• [8] Bräuer Guenter, B. Szyszka, Michael Vergöhl, R. Bandorf. 2010. ”Magnetron sputtering – Milestones of 30 years”. Vacuum (84) : 1354–1359.
• [9] Chartouni D, F.Meli, A.Zuttel, K.Gross, L.Schlapbach 1996. ”The influence of cobalt on the electrochemical cycling stability of LaNi5-based hydride forming alloys”. J. Alloys Comp. (241) : 160–166.
• [10] Cheng Fangyi, Jing Liang, Zhanliang Thao, Jun Chen. 2011. ”Functional materials for rechargeable batteries”. Adv. Mater. (23) : 1695–1715.
• [11] Cuevas Fermin, Jean-Marc Joubert, Michel Latroche, Annick Percheron- Guegan. 2001. ”Intermetallic compounds as negative electrodes of Ni/MH batteries”. Appl. Phys. A (72) : 225–238.
• [12] Dora Jerzy. 1996. Zasilacz rezonansowy. Patent PL nr 313150, Urząd Patentowy RP.
• [13] Feng F, M.Geng, D.O.Northwood. 2001. ”Electrochemical behaviour of intermetallic-based metal hydrides used in Ni/metal hydride (MH) batteries: a review”. Int. J. Hydrogen Energy (26) : 725–734.
• [14] Kelly Peter, R.D. Arnell. 2000. ”Magnetron sputtering: a review of recent developments and applications”. Vacuum (56) : 159–172.
• [15] Kim Jae-Bum, Bong-Suk Jun, Sung-Man Lee. 2005. ”Improvement of capacity and cyclability of Fe/Si multilayer thin film anodes for lithium rechargeable batteries”. Electrochim. Acta (50) : 3390–3394.
• [16] Kim Jae-Bum, Heon-Young Lee, Kawn-Soo Lee, Sung-Hwan Lim, Sung- Man Lee. 2003. ”Fe/Si multi-layer thin film anodes for lithium rechargeable thin film batteries”. Electrochem. Commun. (5) : 544–548.
• [17] Kleperis Janis, Grzegorz Wójcik, Andrzej Czerwiński, Jan Skowroński, M. Kopczyk, Maria Bełtowska-Brzezińska. 2001. ”Electrochemical behavior of metal hydrides”. J. Solid State Electrochem (5) : 229–249.
• [18] Porterfield William W., 1993. ”Inorganic Chemistry, A unified Approach, Second Ed.”. Chapter 5.4: ”Silanes and molecular hydrides”, San Diego : Acad.Press Inc.
• [19] Tliha Mohamed, C. Khaldi, Sami Boussami, N. Fenineche, Omar El-Kedim, H. Mathlouthi, Jilani Lamloumi. 2014. ”Kinetic and thermodynamic studies of hydrogen storage alloys as negative electrode materials for Ni/MH batteries: a review”. J. Solid State Electrochem. (18) : 577–593.
• [20] Tsai P-J, Sammy Lap Jp Chan. 2013. ”Nickel-based batteries: materials and chemistry”. Woodhead Publishing Limited (11) : 309–397.
• [21] Wasa Kiyotaka. 2012. ”Handbook of Sputter Deposition Technology”. Oxford: William Andrew Publishing.
• [22] Wendler Bogdan. 2011. ”Functional coatings by PVD or CVD methods”. Łódź: Politechnika Łódzka.
• [23] Young K, J.Nei, 2013. ”The current status of hydrogen storage alloy development for electrochemical applications”. Materials (6) 4574–4608.
• [24] Yu Haiyuan, Yu Wen, Xiaofang Bi. 2015. ”Magnetic and mechanical properties of the gradient FeSi alloys fabricated by magnetron sputtering”. J. Alloy Compd. (634) : 83–86.
• [25] Zhao Xiangyu, Liqun Ma. 2009. ”Recent progress in hydrogen storage alloys for nickel/metal hydride secondary batteries”. Int. J. Hydrogen Energy (34) : 4788–4796.

Uwagi

PL

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