Post on 13-Jan-2016
description
Desorpcja wodoru w stopach palladu modelowym układzie elektrody
ujemnej w ogniwach wodorkowych.
Ewa Kalinowska
Pracownia Elektrochemicznych Źródeł Energii
Plan prezentacji
1. Wprowadzenie - układ metal-wodór - historia2. Ogniwa wodorkowe
- stopy AB5
- procesy elektrodowe3. Opis części eksperymentalnej - cele pracy, elektrody - warunki pracy4. Wnioski
Układ metal-wodór - historia
• Zainteresowanie od XIX w.
• Pallad i jego stopy
• 1866 r publikacja Grahama
• 1974 r publikacja Ertla
Układ metal-wodór jako anoda w odwracalnych ogniwach wodorkowych - bateria Ni-MH
Stopy AB5
gdzie
A - pierwiastek ziem rzadkich (np. lantan)
B - nikiel oraz inne metale przejściowe
Pierwowzór typu AB5 to LaNi5 ( LaNi5H0,3 faza α, LaNi5H5,5 faza β )
Właściwości elektrochemiczne oraz struktura stopów palladu ze srebrem i miedzią
Zastosowanie układów metal–wodór
membrany służące do oddzielania wodoru od innych gazów na drodze dyfuzji oraz do rozdzielania izotopów wodoru katalizatory w reakcjach uwodornieniaźródło wodoru o dużej czystości (rozkład termiczny wodorków) spowalniacze neutronów w energetyce jądrowej anody w ogniwach wodorkowych możliwość zastosowania w superkondensatorach materiały magazynujące wodór
układ Pd-H to układ o szczególnym MODELOWYM znaczeniu do badania absorpcji wodoru w metalach i stopach
VI Kongres Technologii Chemicznej Warszawa 2009
„Materiały z pracy doktorskiej Pani mgr Katarzyny Klimek”
Ogniwo Ni-MH
http://www.digipedia.pl/def/doc/id/842911679/
PROCESY ELEKTODOWE
Reakcje zachodzące podczas rozładowania ogniwa:
– anoda: M + OH- → M + H2O + e-
– katoda: NiOOH + H2O + e- → Ni(OH)2 + OH-
W trakcie ładowania kierunek reakcji jest odwrotny:
– anoda: NiOOH + H2O + e- → Ni(OH)2 + OH-
– katoda: M + OH- → M + H2O + e-
GŁÓWNE CELE PRACY
• osadzenie stopu Pd/Ag na drucie złotym
• badanie zachodzących procesów absorpcji i desorpcji wodoru w stopie Pd/Ag
• badanie wpływu potencjału absorpcji wodoru na jego ilość zaabsorbowaną w stopie
Elektrody należące do układu
• Elektroda pomocnicza (Counter Electrode) – siatka platynowa
• Elektroda odniesienia (Reference Electrode) Hg|Hg2SO4|H2SO4
• Elektroda pracująca - Pd-Au-LVE (Limited Volume Electrode – elektroda o ograniczonej objęctości)
Warunki eksperymentu
• Osadzanie Pd z kąpieli o następującym składzie: 0,11 M PdCl2 + AgNO3
• Wszystkie pomiary w temperaturze pokojowej w roztworze 0.1 M NaOH.
Krzywa chronowoltamperometryczna dla Pd
-1,0 -0,5 0,0 0,5
E [V]
utlenianie wodoru
absorpcja i adsorpcja wodoru
utlenianie powierzchni palladu
redukcja powierzchni palladu
M. Łukaszewski, A. Czerwiński „Elektrochemiczne właściwości stopów metali szlachetnych”
Właściwości elektrochemiczne oraz struktura stopów palladu ze srebrem i miedzią
VI Kongres Technologii Chemicznej Warszawa 2009
„Materiały z pracy doktorskiej Pani mgr Katarzyny Klimek”
Charakterystyka elektrochemiczna stopów
Właściwości elektrochemiczne oraz struktura stopów palladu ze srebrem i miedzią
VI Kongres Technologii Chemicznej Warszawa 2009
„Materiały z pracy doktorskiej Pani mgr Katarzyny Klimek”
Charakterystyka powierzchni - SEM90%Pd-10%Ag 94%Pd-6%Cu
Morfologia powierzchni badanych stopów Pd-Ag (95 – 5%) oraz Pd-Cu (92 – 8%) a) stop świeżo osadzony, b) stop po wielokrotnej absorpcji wodoru.
2m
2,5m2,5m
2,5m
a) a)
b) b)
Morfologia powierzchni badanych stopów Pd-Ag (95 – 5%) oraz Pd-Cu (92 – 8%) a) stop świeżo osadzony, b) stop po wielokrotnej absorpcji wodoru.
Właściwości elektrochemiczne oraz struktura stopów palladu ze srebrem i miedzią
VI Kongres Technologii Chemicznej Warszawa 2009
„Materiały z pracy doktorskiej Pani mgr Katarzyny Klimek”Morfologia powierzchni badanych stopów Pd-Ag (95 – 5%) oraz Pd-Cu (92 – 8%) a) stop świeżo osadzony, b) stop po wielokrotnej
absorpcji wodoru.
Charakterystyka powierzchni stopów PdAg metodą AugerStop świeżo osadzony Stop po absorpcji wodoru
Analiza ilościowa powierzchni stopu Pd-Ag (95-5%) po wielokrotnej cyklicznej absorpcji i desorpcji wodoru w danym obszarze oraz różnych punktach tego obszaru (P1, P2, P3, P4).
2m
Analiza ilościowa powierzchni stopu Pd-Ag (95-5%) po wielokrotnej cyklicznej absorpcji i desorpcji wodoru w danym obszarze oraz różnych punktach tego obszaru (P1, P2, P3, P4).
Analiza ilościowa powierzchni stopu Pd-Ag (95-5%) niepoddawanego obróbce elektrochemicznej w danym obszarze oraz różnych punktach tego obszaru (P1, P2, P3, P4).
Właściwości elektrochemiczne oraz struktura stopów palladu ze srebrem i miedzią
VI Kongres Technologii Chemicznej Warszawa 2009
„Materiały z pracy doktorskiej Pani mgr Katarzyny Klimek”
Analiza ilościowa powierzchni stopu Pd-Ag (95-5%) po wielokrotnej cyklicznej absorpcji i desorpcji wodoru w danym obszarze oraz różnych punktach tego obszaru (P1, P2, P3, P4).
Wnioski Krzywe chronowoltamperometryczne stopów Pd-Ag wykazują sygnały prądowe charakterystyczne dla elektrod wykonanych z pojedynczych metali tj. palladu, srebra i miedzi. W stopach Pd-Ag i Pd-Cu nasycanych elektrochemicznie wodorem stwierdzono występowanie zjawiska histerezy. W stopach Pd-Ag mamy do czynienia z segregacją powierzchniową, która wynika z różnicy energii powierzchniowej Pd i Ag. Stopy wykazują wzbogacenie w srebro na powierzchni. W pomiarach nie wykazaliśmy segregacji powierzchniowej dla stopów Pd-Cu. Stopy te są jednorodne zarówno pod względem morfologii jak i składu powierzchniowego. Podczas trawienia jonowego nie obserwuje się istotnych zmian składu stopu.
Dziękuję za uwagę.