High rate dischargeability of hydride electrode modified with magnetron sputtered MCrFeCoNi (M = V or Mn) coatings

• Autorzy: Giemza A. , Bala H.

Identyfikatory

DOI

10.15199/40.2018.8.3

Warianty tytułu

PL

Rozładowywalność wysokoprądowa elektrody wodorkowej modyfikowanej przez magnetronowe napylanie warstw MCrFeCoNi (M = V lub Mn)

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

High rate dischargeability (HRD) of surface modified LaNi4.5Co0.5 powder composite hydride electrodes has been studied. Two kinds of multicomponent thin coatings of MCrFeCoNi composition (M = V or Mn) have been deposited on LaNi4.5Co0.5 material powder fraction of 20 - 50 μm using magnetron sputtering method. The galvanostatic charge/ discharge technique has been applied at some discharge rates (in the range of 1C to 5C) to determine the HRD behavior. The improvement in HRD parameter has been observed for both of the examined coatings.

PL

Badano rozładowywalność przy wzrastających prądach anodowych (HRD) kompozytowych elektrod wykonanych z modyfikowanych powierzchniowo proszków stopu wodorochłonnego LaNi4,5Co0,5 (frakcja 20 - 50 μm). Metodą rozpylania magnetronowego wytworzono na badanych proszkach dwa rodzaje cienkich warstw multimetalicznych MCrFeCoNi (M = V lub Mn). Dla oceny odporności na HRD modyfikowanych proszków zastosowano technikę galwanostatycznego ładowania / rozładowania przy kilku szybkościach rozładowania (w zakresie 1C do 5C). W przypadku obu rodzajów zastosowanych powłok stwierdzono poprawę parametru HRD.

Słowa kluczowe

EN

hydrogen storage; discharge capacity; active powder modification; high rate dischargeability

PL

magazynowanie wodoru; pojemność rozładowania; modyfikacja proszku aktywnego; rozładowywalność wysokoprądowa

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ochrona przed Korozją
• Rocznik: 2018
• Tom: nr 8
• Strony: 218--221
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Giemza A.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów, Katedra Chemii

autor

Bala H.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów, Katedra Chemii

Bibliografia

• [1] Bala H., M. Dymek. 2015. “Corrosion degradation of powder composite hydride electrodes in conditions of long-lasting cycling”. Materials Chemistry and Physics 167 : 265–270.
• [2] Bordolinska K., H. Bala. 2017. “Effect of surface modification of the LaNi4.5Co0.5 powder with thin silicon film on the electrochemical performance of composite hydride electrode”. Ochrona przed Korozją 60 : 102–104.
• [3] Bordolińska K., A. Stefaniak, H. 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 : 43v45.
• [4] Chen J., P.Y. Niu, Y.Z. Liu, Y.K. Lu, X.H. Wang, Y.L. Peng, J.N. Liu. 2016. “Effect of Zr content on microstructure and mechanical properties of AlCoCrFeNi high entropy alloy”. Materials & Design 39–44.
• [5] Cheng K-H., C-H. Lai, S-J. Lin, J-W. Yeh. 2011. “Structural and mechanical properties of multi-element (AlCrMoTaTiZr)Nx coatings by reactive magnetron sputtering”. Thin Solid Films 519 : 3185–3190.
• [6] Dora J. 1996. Zasilacz rezonansowy. Patent PL nr 313150, Urząd Patentowy RP
• [7] Dymek M., H. Bala. 2016. “Inhibition of LaNi5 electrode decay in alkaline medium by electroless encapsulation of active powder particles”. Journal of Solid State Electrochemistry 20 : 2001–2007.
• [8] Dymek M., M. Nowak, M. Jurczyk, H. Bala. 2018. “Encapsulation of La1.5Mg0.5Ni7 nano-crystalline hydrogen storage alloy with Ni coatings and its electrochemical characterization”. Journal of Alloys and Compounds 749 : 534–542
• [9] Gao L., W. Liao, H. Zhang, J. Utama Surjadi, D. Sun, Y. Lu. 2017. “Microstructure, Mechanical and Corrosion Behaviors of CoCrFeNiAl0.3 High Entropy Alloy (HEA) Films”. Coatings. 7 : 1–7.
• [10] Giza K., W. Iwasieczko, H. Bala, V.V. Pavlyuk, H. Drulis. 2009. “Hydrogenation behavior of La0.5R0.5Ni4.8Al0.1Li0.1 (R=La,Ce, Pr or Nd) alloys”. International Journal of Hydrogen Energy 34 : 913–915.
• [11] Jurczyk M., W. Rajewski, W. Majchrzycki, G. Wójcik. 1999. “Mechanically alloyed MmNi5-type materials for metal hydride electrodes”. Journal of Alloys and Compounds 290 : 262-266.
• [12] Li M., Y. Zhu, C. Yang, J. Zhang, W. Chen, L. Li. 2015. “Enhanced electrochemical hydrogen storage properties of Mg2NiH4 by coating with nano-nickel”. International Journal of Hydrogen Energy 40 : 13949–13956.
• [13] Liu Y.F., H.G. Pan, M.X. Gao, Q.D. Wang. 2011. “Advanced hydrogen storage alloys for Ni/MH rechargeable batteries”. Journal of Materials Chemistry 21 : 4743–4755.
• [14] Nair R.B., H.S. Arora, Sundeep Mukherjee, S. Singh, H. Singh, H.S. Grewal. 2018. “Exceptionally high cavitation erosion and corrosion resistance of a high entropy alloy”. Ultrasonics Sonochemistry 41 : 252–260.
• [15] Sakai T., K. Oguro, H. Miyamura, N. Kuriyama, A. Kato, H. Ishikawa, C. Iwakura. 1990. “Some factors affecting the cycle lives of LaNi5-based alloy electrodes of hydrogen batteries”. Journal of Less-Common Metals 161 : 193–202.
• [16] Senkov O.N., J.M. Scott, S.V. Senkova, F. Meisenkothen, D.B. Miracle, C.F. Woodward. 2012. “Microstructure and elevated temperature properties of a refractory TaNbHfZrTi alloy”. Journal of Materials Science 47 : 4062–4074.
• [17] Shreir’s Corrosion, Fourth Edition. 2010. vol.3, Chapter 3.03: Corrosion of iron nickel alloys and maraging steels. 1789–1801.
• [18] Stefaniak A., K. Bordolińska, H. Bala. 2016. “Characterization of hydride electrode modified with Fe-Si layers by sputtering”. Ochrona przed Korozją 59 : 91–93.
• [19] Stefaniak A., K. Bordolińska, H. Bala. 2018. “Electrochemical characteristics of LaNi4,5Co0,5 alloy composite hydrogen storage material at high discharge rates”. Ochrona przed Korozją 61 : 90–92.
• [20] Tliha M., C. Khaldi, S. Boussami, N. Fenineche, O. El-Kedim, H. Mathlouthi, J. Lamloumi. 2014. “Kinetic and thermodynamic studies of hydrogen storage alloys as negative electrode materials for Ni/MH batteries: a review”. Journal of Solid State Electrochemistry 18 : 577–5793.
• [21] Tsai M-H., J-W. Yeh. 2014. “High-Entropy Alloys: A Critical Review”. Materials Research Letters 3 : 107–123.
• [22] Tsai M-H., J-W. Yeh, J-Y. Gan. 2008. “Diffusion barrier properties of AlMoNbSi-TaTiVZr high-entropy alloy layer between copper and silicon”. Thin Solid Films 516 : 5527–5530.
• [23] Willems J.J.G. 1984. “Metal hydride electrodes stability of LaNi5-related compounds”. Philips J. Research. 39 : 1–93.
• [24] Willems J.J.G., K.H.J. Buschow. 1987. “From permanent magnets to rechargeable hydride electrodes”. Journal of Less-Common Metals 129 : 13–30.
• [25] Young K.H., J. Nei. 2013. “The current status of hydrogen storage alloy development for electrochemical applications”. Materials 6 : 4574–4608.
• [26] Zhang Y., X.Y. Zhuang, Y.F. Zhu, L.Y. Zhan, Z.G. Pu, N. Wan, L. Li. 2015. “Effects of additive Pd on the structures and electrochemical hydrogen storage properties of Mg67Co33-based composites or alloys with BCC phase”. Journal of Alloys and Compounds 622 : 580–586.
• [27] Zhang Y., W. Zhang, Z. Yuan, H. Shang, Y. Li, S. Guo. 2017. “Structures and electrochemical hydrogen storage properties of melt-spun RE-Mg-Ni-Co-Al alloys”. International Journal of Hydrogen Energy 42 : 14227–14245.
• [28] Zhang Y., Y. Li, H. Shang, Z. Yuan, T. Yang, S. Guo. 2017. “Structure and hydrogen storage performances of rare earth Mg-Ni-Mn-based AB2-type alloys applied to Ni-MH batteries”. Journal of Solid State Electrochemistry 21 : 1015–1025.
• [29] Zhou W.H., D. Zhu, Q.N. Wang, C.L. Wu, Z.W. Ma, Y.C. Wu, Y. Chen. 2015. “Effects of Al content on the electrochemical properties of La0.78Ce0.22Ni3.95-xCo0.65Mn0.3Si0.1Alx alloys at 20-80 °C”. International Journal of Hydrogen Energy 40 : 10200–10210.
• [30] Zhuang X.Y., Y. Zhang, Y.F. Zhu, Y. Qu, L.Y. Zhan, N. Wan, H.H. Cheng, X.L. Guo, J. Chen, Z.M. Wang, L.Q. Li. 2015. “The effects of Pd and/or Zr additives on the structures and cyclic stabilities of Mg50Ni50-based electrode alloys”. International Journal of Hydrogen Energy 40 : 2768–2774.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).