Peculiarities of LaNi5-powder/PVDF bonded composite – alkaline electrolyte interaction at repeating charge/discharge cycles

• Autorzy: Dymek M. , Mościcki A. , Bala H.

Warianty tytułu

PL

Osobliwości oddziaływania kompozytu proszkowego LaNi5/PVDF z alkalicznym elektrolitem podczas powtarzających się cykli ładowania/rozładowania

• Konferencja: Ogólnopolskie Sympozjum Naukowo-Techniczne "Nowe osiągnięcia w badaniach inżynierii korozyjnej" (17 ; 27-29.11.2013 ; Jastrząb-Poraj, Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A method of rinsing of KOH solution soaked by composite, hydrogen storage electrode has been applied to evaluate its porosity. The LaNi5 powdered (20÷50 μm) material was mixed with 5% of conducting C-graphite powder. The powders have been bonded with 10% PVDF and pressed isostatically (50 bar) to obtain 0.4 mm thick pellets. After 10 electrochemical charge/discharge cycles (–0.5C/+0.5C) in 6M KOH solution, the distribution of potassium across the pellets have been defined using SEM/EDS method. The EDS linear analysis on potassium inside of the soaked and dried pellet confirmed satisfactory uniformity of its distribution and, thus, efficient soaking of the composite by alkaline electrolyte. The electrodes conditioned ca 36 hours in 6M KOH have been rinsed in distilled water and time dependent pH changes have been used as a simple method to determine the fraction of electrode volume penetrated by the alkaline solution. The porosity of the tested electrode after tenth cycle has been evaluated to be 7.3%.

PL

Dla oceny porowatości kompozytowej elektrody wodorkowej zastosowano metodę wymywania roztworu KOH z elektrody nasączonej za pomocą 6 M KOH w wyniku cyklowania. Frakcję proszku LaNi5 (20÷50 μm) mieszano z 5% proszku przewodzącego na bazie sadzy grafitowej, cząstki wiązano za pomocą 10% PVDF, a następnie prasowano izostatycznie pod naciskiem 50 bar, celem uzyskania pastylek o grubości 0,4 mm. Po 10 elektrochemicznych cyklach ładowania/rozładowania (–0.5C/+0.5C) w 6M roztworze KOH, analizowano rozkład potasu na przekroju poprzecznym pastylek za pomocą metody SEM/EDS. Liniowa analiza potasu wewnątrz nasączonej KOH i wysuszonej pastylki potwierdziła zadowalającą jednorodność rozkładu potasu w jej wnętrzu, potwierdzając efektywne nasączanie kompozytu przez roztwór alkaliczny. Elektrody cyklowane w ciągu 36 godzin w 6M KOH poddawano następnie odmywaniu w czystej wodzie destylowanej. Mierzone zmiany pH wody, wskutek przechodzenia do niej KOH, posłużyły do oceny ułamka objętości elektrody penetrowalnej przez roztwór alkaliczny. Obliczona wg tej metodyki porowatość elektrody wodorkowej po 10. cyklu wynosiła 7,3%.

Słowa kluczowe

EN

hydride electrode; composite porosity; pH changes; KOH; potassium hydroxide

PL

elektroda wodorkowa; porowatość kompozytu; zmiany pH; KOH; wodorotlenek potasu; cyklowanie

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ochrona przed Korozją
• Rocznik: 2013
• Tom: nr 11
• Strony: 502--505
• Opis fizyczny: Bibliogr, 18 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Dymek M.

• Department of Chemistry, Czestochowa University of Technology, Czestochowa

autor

Mościcki A.

• Institute of Materials Science, Silesian University of Technology, Katowice

autor

Bala H.

• Department of Chemistry, Czestochowa University of Technology, Czestochowa

Bibliografia

• 1. D.G. Ivey, R.I. Chittim, K. Chittim, D.O. Northwood, Metal hydrides for energy storage, J. Materials for Energy Systems 3, 3-19, (1981).
• 2. J.J.G. Willems, Metal hydride electrodes stability of LaNi5-related compound, Philips J. Research 39, 1-93 (1984).
• 3. G.Sandrock, A panoramic overview of hydrogen storage alloys from a gas reaction point of view, J. Alloys and Compounds 293-295, 877-888 (1999).
• 4. D. Linden, T.B. Reddy, Handbook of Batteries, McGraw-Hill, New York, (2002).
• 5. J. Kleperis, G. Wojcik, A. Czerwinski, J. Skowronski, M. Kopczyk, M. Beltowska-Brzezinska Electrochemical behavior of metal hydrides, J. Solid State Electrochem. 5, 229-249 (2001).
• 6. C. Iwakura, M. Matsuoka, Progress Batteries & Battery Mater 10, 81-114 (1991).
• 7. P.H.L. Notten, J.R.G. Van Beek, Nickel-metal hydride batteries: from concept to characteristics, Chem. Ind. 54, 102-115 (2000).
• 8. B.N. Popov, G. Zheng, R.E. White, Determination of transport and electrochemical kinetic parameters of M-H electrodes, J. Appl. Electrochem. 26, 603-611 (1996).
• 9. G. Zheng, B.N. Popov, R.E. White, Electrochemical determination of diffusion coefficient of hydrogen through a LaNi4.25Al0.75 electrode in alkaline aqueous solution, J. Electrochem. Soc. 142, 2695-2698 (1995).
• 10. I. Kukuła, H. Bala, Effect of powder granulation on hydrogen transport rate and hydrogen solubility in LaNi5-praffi n composite material, Arch. Metallurgy Materials, 57, (Nr 3), 727-731 (2012).
• 11. M. Dymek, H. Bala, Effect of electrochemical cycling of LaNi5 powder composite material on hydrogen diffusivity at pressures of 0.08÷30 bar, Ochr. przed Korozją, 56 (1), 3-6 (2013)
• 12. M. Dymek, H. Bala, Hydrogen diffusivity in the massive LaNi5 electrode using voltammetry technique, 6th Kurt Schwabe Symposium, Symposium Abstracts, p. 49, Cracow, 16-19 Sept. 2013 (to be published in J. Solid State Electrochem.).
• 13. T. Sakai, H. Isikawa, H. Miyamura, N. Kuriyama, S. Yamada, T. Iwasaki, Thin Film Preparation of Hydrogen Storage Alloys and Their Characteristics as Metal Hydride Electrodes, J. Electrochem. Soc. 138, 908-915 (1991).
• 14. H. Bala, I. Kukula, K. Giza, B. Marciniak, E. Rozycka-Sokolowska, H.Drulis, Evaluation of the electrochemical hydrogenation and corrosion behaviour of LaNi5-based materials using galvanostatic charge/ discharge measurements, International J. Hydrogen Energy, 37, 16817-16822 (2012).
• 15. M. Dymek, H. Bala, Progress in evaluation of metal hydride electrode charge time and time of oxide phases reduction, Ochr. przed Korozją,56 (4), 115-119 (2013).
• 16. Hi. Uchida, Ha. Uchida, Y.C. Huang, Effect of the pulverization of LaNi5 on the hydrogen absorption rate and the X-ray diffraction patterns, J. Less-Common Met. 101, 459-468 (1984).
• 17. C. Iwakura, T. Oura, H. Inoue, M. Matsuoka, Y. Yamamoto, Effect of alloy composition on hydrogen diffusion in the AB5-type hydrogen storage alloys, J. Electroanal. Chem. 398, 37-41 (1995).
• 18. H. Bala, M. Dymek, L. Adamczyk, K. Giza, H. Drulis, Hydrogen diffusivity, kinetics of H2O/H2 charge transfer and corrosion properties of LaNi5-powder, composite electrodes; 6th Kurt Schwabe Symposium, Symposium Abstracts, p. 36, Cracow, 16-19 Sept. 2013 (to be published in J. Solid State Electrochem.).