The present work focuses on the influence of different levels of microstructural heterogeneities, observed on polycrystalline f.c.c. metal on Hydrogen Evolution Reaction efficiency. The effect of grain size and plastic strain on polycrystalline nickel is analysed, as well as the influence of crystallographic orientation and plastic strain of law index single crystals. A particular attention bas been devoted to kinetic and thermodynamic parameters which characterise hydrogen adsorption and desorption.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
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
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
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.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
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.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.