Desorpcja wodoru w stopach palladu modelowym układzie elektrody ujemnej w ogniwach wodorkowych. Ewa Kalinowska Pracownia Elektrochemicznych Źródeł Energii

Plan prezentacji Wprowadzenie - układ metal-wodór - historia Ogniwa wodorkowe - stopy AB5 - procesy elektrodowe Opis części eksperymentalnej - cele pracy, elektrody - warunki pracy 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 uwodornienia źródło 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 CEL PRACY: CEL PRACY:

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 utlenianie powierzchni palladu utlenianie wodoru redukcja powierzchni palladu absorpcja i adsorpcja wodoru M. Łukaszewski, A. Czerwiński „Elektrochemiczne właściwości stopów metali szlachetnych”

Charakterystyka elektrochemiczna stopów Właściwości elektrochemiczne oraz struktura stopów palladu ze srebrem i miedzią Charakterystyka elektrochemiczna stopów VI Kongres Technologii Chemicznej Warszawa 2009 „Materiały z pracy doktorskiej Pani mgr Katarzyny Klimek”

Charakterystyka powierzchni - SEM Właściwości elektrochemiczne oraz struktura stopów palladu ze srebrem i miedzią Charakterystyka powierzchni - SEM 90%Pd-10%Ag 94%Pd-6%Cu 2,5m a) 2m a) 2,5m 2,5m 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. VI Kongres Technologii Chemicznej Warszawa 2009 Morfologia powierzchni badanych stopów Pd-Ag (95 – 5%) oraz Pd-Cu (92 – 8%) a) stop świeżo osadzony, b) stop po wielokrotnej absorpcji wodoru. „Materiały z pracy doktorskiej Pani mgr Katarzyny Klimek”

Charakterystyka powierzchni stopów PdAg metodą Auger Właściwości elektrochemiczne oraz struktura stopów palladu ze srebrem i miedzią Charakterystyka powierzchni stopów PdAg metodą Auger Stop świeżo osadzony Stop po absorpcji wodoru 2m Analiza ilościowa powierzchni stopu Pd-Ag (95-5%) niepoddawanego obróbce elektrochemicznej w danym obszarze oraz różnych punktach tego obszaru (P1, P2, P3, P4). 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%) po wielokrotnej cyklicznej absorpcji i desorpcji wodoru w danym obszarze oraz różnych punktach tego obszaru (P1, P2, P3, P4). VI Kongres Technologii Chemicznej Warszawa 2009 Morfologia powierzchni badanych stopów Pd-Ag (95 – 5%) oraz Pd-Cu (92 – 8%) a) stop świeżo osadzony, b) stop po wielokrotnej absorpcji wodoru. „Materiały z pracy doktorskiej Pani mgr Katarzyny Klimek”

Właściwości elektrochemiczne oraz struktura stopów palladu ze srebrem i miedzią 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. 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). VI Kongres Technologii Chemicznej Warszawa 2009 „Materiały z pracy doktorskiej Pani mgr Katarzyny Klimek”

Dziękuję za uwagę.