Elektrolityczne otrzymywanie i własności warstw kompozytowych niklu z molibdenem

• Autorzy: Budniok A. , Panek J.

Warianty tytułu

EN

Electrolytical production and properties of nickel-molybdenum composite layers

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem niniejszej pracy było otrzymanie warstw kompozytowych Ni+Mo różniących się zawartością molibdenu, prze­prowadzenie ich charakterystyki fizykochemicznej oraz określenie ich przydatności jako materiałów elektrodowych do wydzielania wodoru w środowisku alkalicznym. Elektrolityczne warstwy kompozytowe Ni+Mo otrzymano na podłożu stalowym drogą wspóiosadzania niklu i molibdenu z elektrolitu, zawierającego zawiesinę proszku molibdenu. Przeprowadzono charakterystykę morfologii powierzchni otrzymanych warstw oraz określono ich skład fazowy i chemiczny. Stwierdzono, że po­wierzchnia warstw Ni+Mo posiada bardziej rozwiniętą topografię w porównaniu do warstwy niklowej oraz iż na morfologię powierzchni warstw wpływa zarówno zawartość proszku metalicznego w kąpieli (i wynikająca stąd zawartość Mo w warstwie), jak i gęstość prądu osadzania (rys. 1). Rozwiniecie powierzchni rośnie ze wzrostem ilości zabudowanego proszku molibdenu, jak również ze wzrostem gęstości prądu osadzania. Badania strukturalne osadzonych warstw wykazały obecność krystalicznych faz niklu i molibdenu (rys. 2). Skład chemiczny otrzymanych warstw zależy od ilości proszku molibdenu zdyspergowanego w kąpieli galwanicznej oraz od warunków prądowych ich otrzymywania (tab. 1). Zawartość molibdenu w warstwach zawiera się w granicach 22:56% wag. i rośnie ze wzrostem ilości proszku metalicznego w kąpieli, a maleje ze wzrostem gęstości prądu osadzania. Otrzymane warstwy kompozytowe charakteryzowano jako materiały elektrodowe w procesie elektrowydzielania wodoru w środowisku alkalicznym. Charakterystykę ich aktywności elektrochemicznej przeprowadzono metodą stacjonarnych krzywych polaryzacji. W oparciu o otrzymane zależności n=f(logj) wyznaczono parametry równania Tafela dla tego procesu (rys. 3, tab. 2). Stwierdzono, iż warstwy Ni+Mo charakteryzują się znacznie wyższą aktywnością w procesie wydzielania wodoru w porównaniu do warstwy niklowej, co wynika z niższych wartości parametrów równania Tafela i wartości nadpotencjału wydzielania wodoru przy jednakowej gęstości prądu równej 100 mA/cm2 - n/100 dla tych warstw. Zwiększenie ich aktywności elektrochemicznej może być przypisane znacznemu rozwinięciu powierzchni elektrody, wywołanemu wprowadzeniem proszku Mo do osnowy niklowej.

EN

The aim of this investigation was to obtain Ni+Mo composite layers differing in Mo content, to carry out their characterization and to estimate their suitability as electrode materials for hydrogen evolution in alkaline environment. Ni+Mo composite layers were obtained on a steel substrate by electrolytic codeposition of nickel and molybdenum powder from an electrolyte containing Mo powder suspension. Surface morphology of obtained layers as well as the phase and chemical composition were determined. It was ascertained that surface morphology of Ni+Mo composite layers is influenced by the amount of metallic powder in the bath (and Mo content in the layers deriving from it) as well as by the applied deposition current density. It was stated that the surface of Ni+Mo layers is more developed compared to nickel layer, and that surface enlargement increases with the increase in the amount of incorporated molybdenum powder and also with the increase in deposition current density (Fig. 1). Structural investigation of deposited layers showed the presence of nickel and molybdenum crystalline phases (Fig. 2). Chemical composition of obtained layers depends on amount of molybdenum powder dispersed in galvanic bath as well as on the galvanic conditions under which they were obtained (Tab. 1). The percentage of molybdenum in the layers lies within the limits 22:56 wt. % and increases with the increase in the amount of molybdenum powder in the bath, but diminishes with the increase in deposition current density. The obtained layers were tested as electrode materials for hydrogen evolution in alkaline environment. Electrochemical characterization of the layer was carried out by steady-state polarization method. Basing on recorded n =f[log j) dependences the Tafel equation parameters for this process were determined (Fig. 3, Tab. 2). It was ascertained, that investigated Ni+Mo composite layers are characterized by increased electrochemical activity for hydrogen evolution compared to nickel coatings, what is derived from lower values of Tafel equation parameters and lower values of hydrogen evolution overpotential at the current density of 100 mA/cm2 - n100 for these layers. Their greater activity in this process may be attributed to the developed electrode surface arising from the incorporation of Mo powder into the nickel matrix.

Słowa kluczowe

PL

nikiel; molibden; warstwa kompozytowa; wodór

EN

nickel; molybdenum; composite layer; hydrogen

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2003
• Tom: R. 3, nr 6
• Strony: 30--34
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., tab., wykr., rys.

Twórcy

autor

Budniok A.

• Uniwersytet Śląski, Instytut Fizyki i Chemii Metali, ul. Bankowa 12, 40-007 Katowice

autor

Panek J.

• Uniwersytet Śląski, Instytut Fizyki i Chemii Metali, ul. Bankowa 12, 40-007 Katowice

Bibliografia

• [1] Paseka I., Electrochim. Acta 1995, 40, 11, 1633-1640.
• [2] Shervedani R.K., Lasia A., J. Electrochem. Soc. 1997, 144, 2, 511-519.
• [3] Shervedani R.K., Lasia A., J. Electrochem. Soc. 1998, 145, 7, 2219-2225.
• [4] Jaksić M.M., Krstajić N.V., Grgur B.N., Vojnović M.V., Zdujić M., J. Alloy Compd. 1997, 257, 245-252.
• [5] Fan C., Piron D.L, Sleb A., Paradis P., J. Electrochem. Soc. 1994, 141, 2, 382-387.
• [6] Chen L., Lasia A., J. Electrochem. Soc. 1993, 140, 9, 2564-2473.
• [7] Gierlotka D., Rówiński E., Budniok A., Łągiewka E., J. Appl. Electrochem. 1997, 27, 1349-1354.
• [8] Fan C., Piron D.L., Surf. Coat. Tech. 1995, 73, 91-97.
• [9] Bełtowska-Lehman E., Chassaing E., J. Appl. Electrochem. 1997, 5, 568-572.
• [10] Zeng Y., Yao S.W., Cao X.Q., Huang H.X., Zhong Z.Y., Guo H.T., Chinese Journal of Chemistry 1997, 3, 193-118.
• [11] Landolt D., Podlaha E.J., Zech N., Zeitschrift für Physikalische Chemie 1999, 208, 167-182.
• [12] Jaksic J.M., Vojnovic M.V., Krstajic N.V., Electrochim. Acta 2000, 45, 4151.
• [13] Shervedani R.K., Lasia A., J. Electrochem. Soc. 1999, 29, 979-986.