Nanocrystalline Ti2_xZrxNi (x = 0, 0.25, 0.5) hydrogen storage materials produced by mechanical alloying

• Autorzy: Balcerzak M. , Jurczyk M.

Warianty tytułu

PL

Nanokrystaliczne stopy wodorochlonne Ti2_xZrxNi (x = 0, 0,25, 0,5) wytworzone metodą mechanicznej syntezy

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Ti2_xZrxNi (x = 0, 0.25, 0.5) nanocrystalline alloys were prepared by mechanical alloying (MA), with SPEX 8000 mixer mill, and subsequent annealing at 750°C for 0.5 h under high purity argon. X-ray diffraction analyses revealed that amorphous phase was obtained after 8 hours of milling, and expected Ti2Ni-phase peaks appeared after heat treatment (750°C for 0.5 h). Annealing process doesn't cause growth of particle size. On the other hand increasing of Zr content in Ti2Ni-based alloy, caused reduction of particle size and expansion of crystallite size. All materials were used as negative electrodes for Ni-MH, batteries. Depend on the material chemical composition the maximum discharge capacities was obtained on 2nd or 4th cycle. The highest discharge capacity was obtained for Ti2Ni - 256 mAh/g (at 40 mA/g discharge current). Alloy with the best capacity retaining rate after 18 cycles was Ti1.5Zr0.5Ni. The Ti2Ni-based hydrogen storage alloys is attractive for secondary battery, because of inexpensive raw materials.

PL

Nanokrystaliczne stopy Ti2_xZrxNi (x = 0, 0,25, 0,5) wytworzono metodą mechanicznej syntezy za pomocą młynka typu SPEX 8000 i dodatkowej obróbki cieplnej w 750°C przez 0,5 h w atmosferze argonu. Analiza rentgenowska wykazała, że faze amorficzną uzyskaną po 8 godzinach mielenia, a faza typu Ti2Ni pojawiła się po obróbce cieplnej (750°C przez 0,5 h). Stwierdzono brak rozrostu cząsteczek materiału w wyniku obróbki cieplnej. Zwiększenie zawartości Zr w stopach typu Ti2Ni powoduje zmniejszenie wielkości cząstek i wzrost wielkości krystalitów. Wszystkie materiały użyto do wytworzenia ujemnych elektrod dla akumulatorów typu Ni-MH, W zależności od składu chemicznego materiałów maksymalna pojemność rozładowania została zmierzona przy 2 albo 4 cyklu. Największą pojemnością rozładowania charakteryzował się stop Ti2Ni 256 mAh/g (przy prądzie rozładowania 40 mA/g). Stopem o najlepszej stabilności pracy cyklicznej po 18 cyklach był Ti1,5Zr0,5Ni. Stopy typu Ti2Ni są atrakcyjnym materiałem do produkcji baterii akumulatorowych ze względu na niską cenę surowców.

Słowa kluczowe

EN

mechanical alloying; Ti2Ni; electrochemical hydrogen storage

PL

mechaniczna synteza; Ti2Ni; elektrochemiczne magazynowanie wodoru

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 34, nr 4
• Strony: 245--248
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Balcerzak M.

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

autor

Jurczyk M.

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

Bibliografia

• [1] Buchner H., Gutjahr M. A., Beccu K. D., Saufferer H.: Wasserstoff in intermetallischen Phasen am Beispiel des Systems Titan-Nikel- Wasserstoff. Z Metalkunde 63 (1972) 497÷500.
• [2] Luan B., Cui N., Liu H. K., Zhao H. J., Dou S. X.: Effect of cobalt addition on the performance of titanium-based hydrogen-storage electrodes. Journal of Power Sources 55 (1995) 197÷203.
• [3] Luan B., Cui N., Liu H. K., Zhao H. J., Dou S. X.: Effect of potassium- bored addition on the performance of titanium based hydrogen storage alloy electrodes. International Journal of Hydrogen Energy 21 (1996) 373÷379.
• [4] Luan B., Zhao H. J., Liu H. K., Dou S. X.: On the discharge process of titanium-based hydrogen storage alloy electrode via a.c. impedance analysis. Journal of Power Sources 62 ( 1996) 75÷79.
• [5] Luan B., Liu H. K., Dou S. X.: On the elemental substitution of titanium- based hydrogen-storage alloy electrodes for rechargeable Ni-MH batteries. Journal of Material Science 32 (1997) 2629÷2635.
• [6] Luan B., Kennedy S. J., Liu H. K., Dou S. X.: On the charge/discharge behavior of Ti2Ni electrode in 6 M KOH aqueous and deuterium oxide solution. Journal of Alloy and Compound 267 (1998) 224÷230.
• [7] Takeshita H. T., Kuriyama N., Sakai T., Uehara I., Haruta M., Tanaka H.: Hydrogenation characteristics of ternary alloys containing Ti4Ni2X (X = O, N, C). Journal of Alloys and Compound 311 (2000) 188÷193.
• [8] Takeshita H. T., Tanaka H., Kiyobayashi T. Takeichi N., Kuriyama N.: Hydrogenation characteristics of Ti2Ni and Ti4Ni2X (X = O, N, C). Journal of Alloys and Compound 330 (2002) 517÷521.
• [9] Zhu Y., Pan H., Ma J., Lei Y., Wang Q.: Electrochemical studies on the Ti-Zr-V-Mn-Cr-Ni hydrogen storage electrode alloys. International Journal of Hydrogen Energy 28 (2003) 311÷316.
• [10] Takasaki A., Kelton K. F.: Hydrogen storage In Ti-based quasicrystal powders produced by mechanical alloying. International Journal of Hydrogen Energy 31 (2006) 183÷190.
• [11] Kocjan A., Kovacic S., Gradisek A., Kovac J., McGuiness P. J., Apih T., Dolinsek J., Kobe S.: Selective hydrogenation of Ti-Zr-Ni alloys. International Journal of Hydrogen Energy 36 (2011) 3056÷3061.
• [12] Balcerzak M., Nowak M., Jurczyk M.: Nanocrystalline Ti-Ni hydrogen storage materials. Inżynieria Materiałowa 5 (2012) 370÷373.
• [13] Varin R. A., Czujko T., Wronski Z. S.: Nanomaterials for solid state hydrogen storage. Springer Science + Business Media, New York, USA (2009).
• [14] Huang L. W., Elkedim O., Nowak M., Jurczyk M., Chassognon R., Meng D. W.: Synergistic effect of multiwalled carbon nanotubes and Al on the electrochemical hydrogen storage properties of Mg2Ni-type alloy prepared by mechanical alloying. International Journal of Hydrogen Energy 37 (2012) 1538÷1545.
• [15] Benjamin J. S.: Mechanical alloying. Scientific American 234 (1976) 40÷57.
• [16] Jurczyk M., Smardz L., Okonska I., Jankowska E., Nowak M., Smardz K.: Nanoscale Mg-based materials for hydrogen storage. International Journal of Hydrogen Energy 33 (2008) 374÷380.
• [17] Jankowska E., Makowiecka M., Jurczyk M.: Electrochemical performance of sealed Ni-MH batteries using nanocrystalline TiNi-type hydride electrodes. Renewable Energy 33 (2008) 211÷215.
• [18] Zhang Y., Ren H., Li B., Guo S., Pang Z., Wang X.: Electrochemical hydrogen storage characteristics of nanocrystalline and amorphous Mg20Ni10__xCox (x = 0-4) alloys prepared by melt spinning. International Journal of Hydrogen Energy 34 (2009) 8144 ÷ 8151.