Nanoscale Ti-based hydrogen storage materials

• Autorzy: Nowak M.

Warianty tytułu

PL

Nanokrystaliczne stopy na bazie Ti odwracalnie absorbujące wodór

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this work, the effect of 3d transition metals, Ni, Mo, Cr and Co, on the electrochemical properties of nanocrystalline TiFe-type hydrogen storage electrode are studied. The TiFe-type alloys were prepared by mechanical alloying followed by annealing and arc melting method, respectively. The amorphous phase of MA samples forms directly from the starting mixture of the elements. Heating the MA powders resulted in the creation of ordered alloys. Mechanically alloyed TiFe alloys showed a higher discharge capacity than that the arc melted ones. In the nanocrystalline TiNi0.6Fe0.1Mo0.1Cr0.1Co0.1 powder, discharge capacity of up to 150 mAźhźg-1 (at 40 mAźg-1 discharge current) was measured, which degraded much more slowly with cycling in comparison to earlier studied TiFe0.25Ni0.75 composition. Additionally, the cyclic behaviour of the some nanostructured Ti-based alloy anodes was examined in a sealed cell. It is interesting to note that that the sealed battery using the nanocrystalline TiFe0.25Ni0.75 alloy has almost the capacity of the, commercially available, microcrystalline ZrV2-type one. Mechanical alloying is a novel technological process for synthesis activated materials for nickel-metal hydride batteries.

PL

W pracy zbadano wpływ pierwiastków przejściowych 3d: Ni, Mo i Cr na elektrochemiczne właściwości nanokrystalicznych stopow typu TiFe stosowanych na ujemne elektrody w ogniwach Ni-MH. Do wytworzenia stopów zastosowano proces mechanicznej syntezy. Stopy o strukturze nanokrystalicznej uzyskano, poddając obrobce cieplnej materiał amorficzny uzyskany bezpośrednio z mieszanin początkowych pierwiastków. Stopy TiFe otrzymane w procesie mechanicznej syntezy wykazują wyższą pojemność wyładowania w porównaniu ze stopami otrzymanymi metodą topienia łukowego. Nanokrystaliczny stop TiNi0,6Fe0,1Mo0,1Cr0,1Co0,1 osiąga maksymalną pojemność wyładowania 150 mAźhźg-1 (przy prądzie wyładowania wynoszącym 40 mAźg-1), jednocześnie wykazuje znacznie mniejszy spadek pojemności w pracy cyklicznej w porównaniu ze stopem TiFe0,25Ni0,75. Dodatkowo przeprowadzono badania cykliczne wytworzonych materiałów w ogniwach guzikowych. Wykazały one, iż nanokrystaliczny stop TiFe0,25Ni0,75 osiąga prawie taką samą pojemność, jak mikrokrystaliczne stopy komercyjne typu ZrV2. Zastosowana w pracy metoda mechanicznej syntezy jest nowoczesną metodą wytwarzania stopów na ujemne elektrody w ogniwach nikiel-wodorek metalu.

Słowa kluczowe

EN

mechanical alloying; Ti alloys; Ni-MHx cells; nanocrystalline materials

PL

mechaniczna synteza; stopy Ti; ogniwa Ni-MHx; materiały nanokrystaliczne

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 31, nr 2
• Strony: 167--170
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Nowak M.

• Institute of Materials Science and Engineering, Poznań University of Technology, Poznań,

Bibliografia

• [1] Anani A., Visintin A., Petrov K., Srinivasan S., Reilly J. J., Johnson J. R., Schwarz R. B., Desch P. B.: Alloys for hydrogen storage in nickel/hydrogen and nickel/metal hydride batteries. J. Power Sources 47 (1994) 261.
• [2] Jurczyk M., Nowak M.: Nanomaterials for hydrogen storage synthesized by mechanical alloying. In: Eftekhari Ali (Ed.): Nanostructured Materials in Electrochemistry, Wiley-VCH, Weinheim (2008) 349-385.
• [3] Zaluski L., Zaluska A., Ström-Olsen J. O.: Nanocrystalline metal hydrides. J. Alloys Compd. 253-254 (1997) 70.
• [4] Majchrzycki W., Jurczyk M.: Electrode characteristics of nanocrystalline (Zr, Ti)(V, Cr, Ni)2,41 compound. J. Power Sources 93 (2001) 77.
• [5] Smardz L., Jurczyk M., Smardz K., Nowak M., Makowiecka M., Okonska I.: Electronic structure of nanocrystalline and polycrystalline hydrogen storage materials. Renewable Energy 33 (2008) 201-210
• [6] Jurczyk M., Smardz L., Okonska I., Jankowska E., Nowak M., Smardz K.: Nanoscale Mg-based materials for hydrogen storage. Int. J. Hydrogen Energy 33 (2008) 374.
• [7] Jurczyk M., Jankowska E., Nowak M., Jakubowicz J.: Nanocrystalline titanium type metal hydrides prepared by mechanical alloying. J. Alloys Compd. 336 (2002) 265.
• [8] Skowronski J. M., Sierczynska A., Kopczyk M.: Investigation of the influence of nickel content on the correlation between the hydrogen equilibrium pressure for hydrogen absorbing alloys and the capacity of MH electrodes in open and closed cells. J. Solid State Electrochem. 7 (2002) 11.
• [9] Suryanarayna C.: Mechanical alloying. Prog. Mater. Sci. 46 (2001) 1.
• [10] Szajek A., Makowiecka M., Jankowska E., Jurczyk M.: Electrochemical and electronic properties of nanocrystalline TiNi1-xMx (M=Mg, Mn, Zr; x = 0, 0.125, 0.25) ternary alloys. J. Alloys Compd. 403 (2005) 323.