The effect of surface modification of LaNi4.5Co0.5 hydride alloy with SiC layer on its hydrogen storage and kinetic electrochemical properties

• Autorzy: Stefaniak A. , Bordolińska K. , Bala H. , Pawlak W. , Wendler B.

Identyfikatory

DOI

10.15199/40.2018.3.3

Warianty tytułu

PL

Wpływ modyfikacji powierzchni stopu wodorkowego LaNi4.5Co0.5 warstwą SiC na zdolność magazynowania wodoru i kinetyczne właściwości elektrochemiczne

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The effect of encapsulation of LaNi4.5Co0.5 hydrogen storage powdered material, with thin magnetron sputtered layer of SiC, on basic hydrogenation parameters of the composite hydride electrode has been discussed. The multicycle galvanostatic charge/discharge method allowed to determine electrode hydride capacity, exchange current density of the H2O/H2 system, and evaluate material tendency to corrosion degradation. The electrochemical diagnostic experiments carried out at room temperature, at charge/discharge rates of −186/+186 mA g⁻¹ , revealed the initial discharge capacities on the level of 289 mA h g⁻¹ for the tested electrodes. The presence of SiC layers on hydride powder improves kinetics of hydrogen electrosorption process.

PL

Badano wpływ enkapsulacji materiału magazynującego wodór LaNi4.5Co0.5 cienką warstwą SiC, uzyskiwaną przez rozpylanie magnetronowe, na podstawowe parametry kompozytowej elektrody wodorkowej. Galwanostatyczna wielocykliczna metoda ładowania/rozładowania pozwoliła określić pojemność wodorkową, gęstość prądu wymiany układu H2O/H2 i ocenić tendencję materiału do degradacji korozyjnej. Charakterystyki elektrochemiczne zmierzone w temperaturze otoczenia przy szybkościach ładowania/rozładowania równych −186/+186 mA g⁻¹ pozwoliły ustalić, iż początkowe pojemności rozładowania badanych elektrod są na poziomie 289 mA h g⁻¹ . Obecność warstw SiC na materiale proszkowym poprawia kinetykę procesu elektrosorpcji wodoru.

Słowa kluczowe

EN

hydrogen storage alloy; corrosion degradation; SiC coating; relative capacity; electrosorption kinetics

PL

stop magazynujący wodór; degradacja korozyjna; powłoka SiC; pojemność właściwa; kinetyka elektrosorpcji

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ochrona przed Korozją
• Rocznik: 2018
• Tom: nr 3
• Strony: 66--69
• Opis fizyczny: Bibliogr. 36 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Stefaniak A.

• Department of Chemistry, Częstochowa University of Technology Al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa, Poland

autor

Bordolińska K.

• Department of Chemistry, Częstochowa University of Technology Al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa, Poland

autor

Bala H.

• Department of Chemistry, Częstochowa University of Technology Al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa, Poland

autor

Pawlak W.

• Institute of Materials Science and Engineering, Łódź University of Technology ul. Żeromskiego 116, 90-924 Łódź, Poland

autor

Wendler B.

• Institute of Materials Science and Engineering, Łódź University of Technology ul. Żeromskiego 116, 90-924 Łódź, Poland

Bibliografia

• [1] Adzic G.D., J.R. Johnson, S. Mukerjee, J. McBreen, J.J. Reilly. 1997. “Function of cobalt in AB5Hx electrodes”. Journal of Alloys and Compounds 253254 : 579582.
• [2] Atkins P., J. de Paula, Atkins. 2006. Physical Chemistry, Eight edition, W. H. Freeman and Company, New York, (Chapter 22.2: Kinetic data for second-order reactions).
• [3] Bala H., M. Dymek. 2015. “Corrosion degradation of powder composite hydride electrodes in conditions of long-lasting cycling”. Materials Chemistry and Physics 167 : 265270.
• [4] Bala H., M. Dymek, L. Adamczyk, K. Giza, H. Drulis. 2014. “Hydrogen diffusivity, kinetics of H2O/H2 charge transfer and corrosion properties of LaNi5-powder, composite electrodes in 6 M KOH solution”. Journal of Solid State Electrochemistry 18 (11) : 30393048.
• [5] Bala H., I. Kukuła, K. Giza, B. Marciniak, E. Rożycka-Sokołowska, H. Drulis. 2012. “Evaluation of electrochemical hydrogenation and corrosion behavior of La-Ni5-based materials using galvanostatic charge/discharge measurements”. International Journal of Hydrogen Energy 37 (22) : 1681716822.
• [6] Balan P., R. K. Singh Raman; Eng-Seng Chan; M. K. Harun, V. Swamy. 2016. ”Effectiveness of lanthanum triflate activated silica nanoparticles as fillers in silane films for corrosion protection of low carbon steel”. Progress in Organic Coatings 90 : 222234.
• [7] Bordolińska K., H. Bala. 2017. “Effect of surface modification of LaNi4,5Co0,5 active powder with thin silicon film on electrochemical performance of composite hydride electrode”. Ochrona przed Korozją 60 (4) : 102104.
• [8] 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 (2) : 4345.
• [9] Bououdina M., D. Grant, G. Walker. 2006. “Review on hydrogen absorbing materials – structure, microstructure and thermodynamic properties”. International Journal of Hydrogen Energy, 31 : 177182.
• [10] Chen P., M. Zhu. 2008. “Recent progress in hydrogen storage”. Materials Today, 11 : 3643.
• [11] Correa-Borroel A.L., S. Gutierrez, E. Arce, R. Cabrera-Sierra, P.Herrasti. 2009. “Organosilanes and propyrrole as anticorrosive treatment of aluminum 2024”. Journal of Applied Electrochemistry 39 : 23852395.
• [12] 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 : 20012007.
• [13] Etiemble A., P. Bernard, H. Idrissi, L. Roue. 2015. “New insights into the pulverization of LaNi5-based alloys with different Co contents from electrochemical acoustic emission measurements”. Electrochemica Acta 186 : 112116.
• [14] Fetcenko M.A., S.R. Ovshinsky, B. Reichman, K. Young, C. Fierro, J. Koch, A. Zallen, W. Mays, T. Ouchi. 2007. “Recent advances in NiMH battery technology”. Journal of Power Sources 165 : 544551.
• [15] Gou L., Qi C., Ran J., Zheng C.1999. “SiC film deposition by DC magnetron sputtering”. Thin Solid Films 345 : 4244.
• [16] Jothi K.J., K. Palanivelu. 2016. “Praseodymium oxide modified hybrid silane coatings for anti-corrosion applications”. Surface Engineering 32 : 4752.
• [17] Li L., Z. Chen, Y. Yang. 2011. “Hetero-epitaxy and structure characterization of Si films on 6H-SiC substrates”. Mater. Lett. 65 : 12571260.
• [18] 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 : 1394913956.
• [19] Porterfield W.W. 1993. Inorganic Chemistry, A Unified Approach. 2nd Ed., Acad. Press Ltd, London, pp.154, 257266.
• [20] Sakintuna B., F. Lamari-Darkrim, M. Hirscher. 2007. “Metal hydride materials for solid hydrogen storage: a review”. International Journal of Hydrogen Energy 32 : 11211140.
• [21] Song N., H. Liu, Y. Yuan, X. Li, J. Fang. 2013. “Fabrication and corrosion resistance of SiC-coated Multi-walled Carbon Nanotubes”. Journal of Materials Science and Technology 29 : 11461150.
• [22] Sri Devi Kumari T., D. Jeyakumar, T. Prem Kumar. 2013. “Nano silicon carbide: a new lithium insertion anode material on the horizon”. RSC Advances 3 : 1502815034.
• [23] Stefaniak A., K. Bordolińska, H. Bala. 2016. „Characterization of hydride electrode modified with Fe-Si layers by sputtering”. Ochrona przed Korozją 59 (4) : 9193.
• [24] Stefaniak A., K. Bordolińska, M. Sozańska. 2016. “Effect of surface modification of LaNi4,5Co0,5 active material on electrochemical parameters of hydride electrode in conditions of long -lasting cycling”. Ochrona przed Korozją 59 (9) : 330333.
• [25] Ulrich S., Theel T., Schwan J., Ehrhardt H. 1997. “Magnetron-Sputtered superhard materials”. Surface and Coatings Technology 97 : 4559.
• [26] Vanithakumari S.C., R.P. George, U. Kamachi Mudali. 2017. “Environmental stability and long term durability of superhydrophobic coatings on titanium”. Journal of Materials Engineering and Perfomance 26 : 26402648.
• [27] Wang J., J. Chen. 2016. “The effect of silane on the microstructure, corrosion and abrasion resistances of the anodic films on Ti alloy”. Journal of Materials Engineering and Perfomance 25 : 15941602.
• [28] Wendler B. M. Jachowicz, Ł. Kaczmarek, A. Rylski, D. Bieliński, A. M. Wrobel, K. Jakubowski. 2004. “Investigation of magnetron deposited Si-based protective coatings on Si and steel substrates”. Acta Metal. Slovaca 10 (1) : 615619.
• [29] Wendler B. M. Jachowicz, M. Karolus, L. Adamczyk, A. Rylski. 2006. „Powłoki ochronne SiC, SiN, SiCN na stopach metali osadzane reaktywną metodą magnetronową”. Inżynieria Materiałowa (3) : 551–553.
• [30] Wendler B., M. Jachowicz, D. Rylska, M. Danielewski, D. Bielinski, A. M. Wrobel, Ł. Kaczmarek, A. Rylski, T. Liśkiewicz. 2004. “Si-based protective coatings on Si and metallic substrates”. Inżynieria Materiałowa (3) : 673675.
• [31] Wendler B., D. Rylska, A. Rylski, M. Jachowicz, Ł. Kaczmarek, W. Pawlak, T. Liśkiewicz. 2005. “PVD protective coatings on metallic substrate”. Inżynieria Powierzchni (2) : 1418.
• [32] Ying T.K., X.P. Gao, W.K. Hu, F. Wu, D. Noreus. 2006. “Studies on rechargeable NiMH batteries”. International Journal of Hydrogen Energy 31 : 525–530.
• [33] Young K., B. Chao, B. Huang, J. Nei. 2014. “Effect of Cu-substitution on La-0.62Ce0.38(NiCoMnAlSiZr)5.3 metal hydride alloy”. Journal of Alloys and Compounds 588 : 235241.
• [34] Zhang H., H. Xu. 2014. “Nanocrystalline silicon carbide thin film electrodes for lithium ion batteries”. Solid State Ionics 263 : 2326.
• [35] Zhang H., X. Zheng, T. Wang, X. Li. 2017. “Molybdenum nano-film induced discharged for La2MgNi9 hydrogen storage alloy”. Materials and Design 114 : 599602.
• [36] Zucchi F., A. Frignani, V. Grassi, A. Balbo, G. Trabanelli. 2008. “Organo-silane coatings for AZ31 magnesium alloy corrosion protection”. Materials Chemistry and Physics 110 : 263268.

Uwagi

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