Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Characterization of nanoporous nickel-based films on electrode materials for hydrogen evolution, fabricated by dealloying technique

Bakr A., El-Aziz Ahmed M., Abdel-Karim R.

Ochrona przed Korozją

|

2021

|

nr 5

134--139

EN

Nanoporous nickel-based films, with a thickness of several μm have been fabricated on Ni substrate by electrodeposition of zinc, heat treatment of modified Zn-rich layer and by selective leaching of the active zinc metal from the electrode material substrate. The fabrication process involved three steps: (i) cathodic deposition of zinc on Ni substrate, (ii) heat treatment process of the surface layer and (iii) dealloying of zinc in alkaline solution on the electrochemical route. SEM and EDS analyses were carried out after each step of the fabrication process. The dealloyed film displays a porous structure with an average pore size of the order of 0.94μm. The electrocatalytic activity of the fabricated surface towards hydrogen evolution reaction (HER) was evaluated by cathodic polarization measurements and the results have been compared to these of pure nickel and commercial porous nickel foam surface. It has been concluded that the nanoporous nickel films fabricated by electrochemical dealloying revealed considerably higher electrocatalytic activity for HER process.

PL

Nanoporowate, warstwy na baize niklu, o grubościach kilku μm wytwarzano na podłożach niklowych poprzez elektroosadzanie cynku, obróbkę cieplną zmodyfikowanych warstw wzbogaconych cynkiem i przez selektywne ługowanie cynku z wytworzonych warstw powierzchniowych. Proces wytwarzania składał się z trzech etapów: (i) katodowego osadzania cynku na podlożu niklowym, (ii) obróbki cieplnej warstwy powierzchniowej i (iii) selektywnego wytrawiania cynku w roztworze alkalicznym na drodze elektrochemicznej. Po każdym etapie procesu wytwarzania przeprowadzano analize SEM i EDS zmodyfikowanej powierzchni. Wyługowane warstwy wykazują porowatą structure z średnimi rozmiarami porów na poziomie 0.94μm. Elektroaktywność katalityczną zmodyfikowanej powierzchni w odniesieniu do reakcji wydzielania wodoru oceniano w pomiarach katodowej polaryzacji a wyniki porównano dla podłoży czystego niklu i komercyjnego, porowatego niklu gąbczastego. Stwierdzono, że nanoporowate warstwy niklowe wytwarzane poprzez selektywne ługowanie wykazywały znacząco wyższą elektroaktywność katalityczną w odniesieniu do reakcji wydzielania wodoru.

2

Hydrogen evolution reaction at Ru-modified nickel-coated carbon fibre in 0.1 M NaOH

Pierożyński B., Mikołajczyk T.

Polish Journal of Chemical Technology

|

2015

|

Vol. 17, nr 1

18--22

EN

The electrochemical activity towards hydrogen evolution reaction (HER) was studied on commercially available (Toho-Tenax) and Ru-modified nickel-coated carbon fibre (NiCCF) materials. Quality and extent of Ru electrodeposition on NiCCF tows were examined by means of scanning electron microscopy (SEM). Kinetics of the hydrogen evolution reaction were investigated at room temperature, as well as over the temperature range: 20-50°C in 0.1 M NaOH solution for the cathodic overpotential range: -100 to -300 mV vs. RHE. Corresponding values of charge-transfer resistance, exchange current-density for the HER and other electrochemical parameters for the examined fibre tow composites were recorded.

3

Electrodeposition of catalytically active Ni-Mo alloys

Mech K., Żabiński P., Mucha M., Kowalik R.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 1

227-229

EN

The work presents results of researches over the deposition of Ni-Mo alloys through the electrolysis conducted in galvanostatic conditions. In order to improve adhesion and aesthetic properties of the deposited alloys, SLS was added to the bath as a surface active agent. The influence of electrolyte pH was tested as well as concentrations of particular components on the composition, structure, cathodic current efficiency of the electrolysis process and catalytic activity of alloys in the process of hydrogen evolution. A positive influence of addition of molybdenum on catalytic activity was observed occurring in lowering the Tafel’s slope within the activation control range from 122 mV/dec (Ni) to 21 mV/dec (Ni-28.5Mo) for a reaction of water molecules reduction in 8 M NaOH at 90°C.

PL

W pracy zaprezentowano wyniki badań nad otrzymywaniem stopów Ni-Mo na drodze elektrolizy prowadzonej w warunkach galwanostatycznych. Celem poprawy przyczepności oraz walorów estetycznych otrzymywanych stopów do kąpieli dodano SLS w roli środka powierzchniowo czynnego. Przebadano wpływ pH elektrolitu oraz stężenia poszczególnych składników na skład, strukturę, katodową wydajność prądowa procesu elektrolizy oraz właściwości katalityczne stopów w procesie wydzielania wodoru. Zaobserwowano pozytywny wpływ dodatku molibdenu na aktywność katalityczną przejawiający się w spadku nachylenia Tafela w zakresie kontroli aktywacyjnej z 122mV/dec (Ni) do 21 mV/dec (Ni-28.5Mo) dla reakcji redukcji cząsteczek wody w 8 M NaOH w 90 C.

4

Kształtowanie właściwości elektrochemicznych niklowych powłok kompozytowych zawierających molibden lub wolfram

Popczyk M.

Kompozyty

|

2010

|

R. 10, nr 3

260-265

PL

Powłoki kompozytowe Ni+Mo oraz Ni+W otrzymano z elektrolitów do niklowania, zawierających dodatkowy składnik kompozytowy (Mo, W) w postaci odrębnej fazy. Charakterystykę aktywności elektrochemicznej otrzymanych powłok w procesie wydzielania wodoru prowadzono metodą stacjonarnych krzywych polaryzacji oraz metodą elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej (EIS). Badania te wykonano w 5 M roztworze KOH za pomocą skomputeryzowanego zestawu do badań elektrochemicznych Autolab. Elektrodę pomocniczą stanowiła siatka platynowa, natomiast elektrodą odniesienia była elektroda tlenkowo-rtęciowa - Hg/HgO/6MKOH. Na podstawie otrzymanych widm impedancyjnych, korzystając z programu aproksymacyjnego CNLS, dobrano model obwodu zastępczego CPE1. Parametry tego obwodu, takie jak: opór przeniesienia ładunku elektrycznego Rct , parametr pojemnościowy T, współczynnik dyspersji f i opór elektrolitu Rs pozwoliły obliczyć współczynnik elektrochemicznie czynnej powierzchni Rf . Wyznaczono również wartości stałych szybkości, na podstawie których obliczono stopień pokrycia powierzchni elektrody zaadsorbowanym wodorem. W celu określenia aktywności wewnętrznej powłok uwzględniono wartość współczynnika elektrochemicznie czynnej powierzchni Rf , odnosząc wartości stałych szybkości do powierzchni znormalizowanej. Wykazano, że powłoka kompozytowa Ni+Mo charakteryzuje się podwyższoną aktywnością elektrochemiczną w procesie wydzielania wodoru w porównaniu do powłoki kompozytowej Ni+W. Wysoka aktywność tej powłoki w procesie wydzielania wodoru wynika z właściwości granicy faz związanej z odmienną orientacją krystalitów niklu przy zabudowanym ziarnie molibdenu w porównaniu do ich orientacji w głębi osnowy niklowej. Stwierdzono, że fakt ten ma ścisły związek ze zmianą mechanizmu reakcji wydzielania wodoru i zmiany etapu limitującego, z etapu Heyrovsky'ego na etap Volmera. Tak otrzymana powłoka kompozytowa może być zastosowana jako materiał elektrodowy w procesie wydzielania wodoru.

EN

Electrodeposition of Ni+Mo and Ni+W composite coatings was conducted with nickel-plating baths, containing additional composite component (Mo, W) in separate phase. The electrochemical activity of these coatings was studied in the process of hydrogen evolution reaction (HER) using steady-state polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) methods. These measurements were carried out in 5 M KOH solution, using Autolab® electrochemical system. The auxiliary electrode was a platinum mesh and the reference electrode was of the type Hg/HgO/6 M KOH. Complex plane plots were analysed using a modified version of a complex non-linear least-squares fitting program (CNLS), from which the experimental parameters of an electrical equivalent circuit were determined. It has been found that impedance behaviour may be well described by the one-CPE electrode model. Approximations of the experimental impedances permitted of determine the following parameters: Rct charge-transfer resistance, Rs solution resistance, T coefficient of dispersion and in consequence the fcapacity parameter, surface roughness factor Rf was estimated. Basing on the results of EIS measurements the rate constants of the HER as well as the surface coverage by adsorbed hydrogen were also determined. Intrinsic activity of the composite coatings is related to the real (per unit of real surface area) rate constants. In order to evaluate the true catalytic effect of the investigated coatings the values of the rate constants divided by the roughness factor. It was found that Ni+Mo composite coating is characterized by enhanced electrochemical activity towards hydrogen evolution as compared with Ni+W composite coating. High activity of this coating in the hydrogen evolution reaction results from property of phase boundary connected with different orientation of nickel crystallites at the embedded molybdenum grain in comparison with their orientation in the depth of nickel matrix. It was found that this fact has accurate relation with change of mechanism of hydrogen evolution reaction and change of limit stage, with Heyrovsky stage on Volmer stage. Thus obtained composite coating may be useful in application as electrode material for the hydrogen evolution reaction.

5

Electrolytic production and characterization of nickel composite and alloy coatings containing tungsten

Popczyk M.

Kompozyty

|

2009

|

R. 9, nr 1

62-66

EN

Ni+W composite coating was obtained by electrodeposition from the following electrolyte (concentrations in g dm-3): NiSO4 * 7H2O - 84, H3BO3 - 8, CH3COONa - 10, C6H5O7Na3 * 2H2O - 30, NH4Cl - 10 + 50 g dm-3 of tungsten powder (< 150 žm, Aldrich). Ni-W alloy coating was obtained by electrodeposition from the following electrolyte (concentrations in g dm-3): NiSO4 * 7H2O - 13, Na2WO4 * 2H2O - 68, NH4Cl - 50, C6H5O7Na3 * 2H2O - 200. Ni+W and Ni-W coatings were prepared under the galvanostatic conditions in such manner, that the coatings contain the same quantity of tungsten. The surface morphology of the coatings was studied using a scanning microscope (JEOL JSM - 6480). Chemical composition of obtained coatings was determined by the X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) with a special attachment to the X-ray generator TUR-M62 with flat LiF crystal. The surface of the Ni-W alloy coating is relatively regular of an island character and the surface of the Ni+W composite coating is covered by a well visible velvet-like dark grey tarnish. This composite coating has a matt, rough surface with visible grains of incorporated powder. Introduction of tungsten powder into the nickel matrix causes obtained composite coating of very developed and rough surface. Ni+W and Ni-W coatings contain almost identical quantity of tungsten and therefore was determined influence of manner of tungsten introducing to the nickel matrix on electrochemical properties of these coatings. The electrochemical activity of these coatings was studied in the process of hydrogen evolution reaction (HER) from 5 M KOH solution using steady-state polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) methods. Approximations of the experimental impedances permitted determinations of the following parameters: Rct, Rs, T, [diameter] and in consequence the surface roughness factor Rf was estimated. It was assumed, that surface roughness factor, is connected with the value of electrochemical active surface. The values of Rf, obtained for the Ni+W composite coating are higher, than that for the Ni-W alloy coating. The reason of this could be increase of real surface area for the Ni+W composite coating. Basing on the results of EIS measurements the rate constants of the HER were determined. It was found that Ni+W composite coating is characterized by enhanced electrochemical activity towards hydrogen evolution as compared with Ni-W alloy coating. An in-crease in the electrochemical activity may be attributed both to the synergetic effect of tungsten dispersed in the nickel matrix and to the increase in the real surface area resulting from the composite character of coating. Thus obtained composite coating may be useful in application as electrode material for the hydrogen evolution reaction.

PL

Powłokę kompozytową Ni+W otrzymano poprzez elektroosadzanie z kąpieli o następującym składzie (g dm-3): NiSO4 * 7H2O - 84, H3BO3 - 8, CH3COONa - 10, C6H5O7Na3 * 2H2O - 30, NH4Cl - 10 + 50 g dm-3 proszku wolframu (< 150 žm, Aldrich). Powłokę stopową Ni-W otrzymano poprzez elektroosadzanie z kąpieli o następującym składzie (g dm-3): NiSO4 * 7H2O - 13, Na2WO4 * 2H2O - 68, NH4Cl - 50, C6H5O7Na3 * 2H2O - 200. Powłoki te otrzymano w warunkach galwanostatycznych, w taki sposób, aby zawierały taką samą ilość wolframu. Morfologię powierzchni otrzymanych powłok określono metodą mikroskopii skaningowej. Badania składu chemicznego wykonano metodą fluorescencji rentgenowskiej. Charakterystykę aktywności elektrochemicznej w procesie wydzielania wodoru w środowisku alkalicznym (5 M KOH) prowadzono metodą stacjonarnych krzywych polaryzacji oraz metodą elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej. Stwierdzono, że powłoka kompozytowa Ni+W charakteryzuje się podwyższoną aktywnością elektrochemiczną w procesie wydzielania wodoru w porównaniu do powłoki stopowej Ni-W. Wzrost aktywności elektrochemicznej może wynikać zarówno z efektu oddziaływania wolframu zdyspergowanego w osnowie niklowej, jak i ze wzrostu rozwinięcia powierzchni. Tak otrzymana powłoka kompozytowa może być zastosowana jako materiał elektrodowy w procesie wydzielania wodoru.