Вплив легуючих елементів на ефективність
електрохімічного гідрування фаз на основі Tb2Ni17
Chem.
Met. Alloys 10 (2017) 61-68
https://doi.org/10.30970/cma10.0355
Василь КОРДАН1*,
Віталій НИТКА1, Ґжеґож КОВАЛЬЧИК2,
Агнєшка БАЛИНСЬКА2, Оксана ЗЕЛІНСЬКА1,
Роман СЕРКІЗ3, Володимир ПАВЛЮК1,2
1 Кафедра неорганічної хімії, Львівський національний університет імені
Івана Франка, вул. Кирила і Мефодія 6, 79005 Львів, Україна
2 Університет Яна Длугоша в Ченстохові, Інститут хімії, охорони навколишнього середовища
та біотехнології, просп. Армії Крайової 13/15, 42200 Ченстохова,
Польща
3 Науково-технічний і навчальний центр низькотемпературних досліджень, Львівський
національний університет імені Івана Франка, вул. Драгоманова 50, 79005 Львів, Україна
* Контактна особа. E-mail: kordan50@gmail.com
Вперше досліджено електрохімічне
гідрування фаз Tb2Ni17-xMx, x
≈ 1 (M = Li, Mg,
Al, Ge, Sn,
Sb, Bi, Co),
які кристалізуються у структурному типі Th2Ni17. Фази, що
містять s-елемент Li,
Mg або їхню суміш (Li, Mg) як легуючий елемент, показали найкращу кулонівську
ефективність. В умовах експерименту (заряд 10 мА·год)
чистий Tb2Ni17 поглинав приблизно 0,67 H/ф.о. (50,0% ефективності), Li-вмісна
фаза – приблизно 1,43 H/ф.о. (86,0%), Mg-вмісна фаза – 1,37 H/ф.о. (76,3%)
та фази із сумішшю Li і Mg,
а саме Tb2Ni16Li0,4Mg0,6 та Tb2Ni15,6Li0,6Mg0,8,
– 1,46 H/ф.о. (91,5%) та 1,50 H/ф.о.
(95,0%), відповідно. Фази з такими p-елементами,
як Al, Ge, Sn, виявили взаємодію поверхні з електролітом, але показали
структурну та корозійну стійкість протягом 30 циклів заряду-розряду. Фаза, що
містить Al, поглинула 1,09 H/ф.о.
(ефективність 67,8%), Ge-вмісна фаза – 1,05 H/ф.о. (63,1%), Sn-вмісна фаза –
0,76 H/ф.о. (52,5%), фаза, що містить Sb, – 1,24 H/ф.о. (75,5%), а Bi-вмісна фаза – 1,46 H/ф.о.
(79,8%). Кобальт додавали до початкової бінарної сполуки у більших кількостях
(до 26,3 ат.%), оскільки менші кількості не збільшували кількість поглиненого гідрогену,
але навіть високий вміст Co не вплинув на результати
(0,98 H/ф.о., ефективність 59,5%). В усіх випадках інтеркаляція гідрогену відбувалася в октаедричні
пустоти (правильна система точок 6h)
початкових структур, тобто координаційним многогранником атомів H є октаедр [HTb2(Ni,M)4]. Рентгеноспектральний мікроаналіз
показав, що електроди на основі Tb2Ni17‑xMx
стабільні в електроліті протягом 30-50 циклів електрохімічних процесів.
Циклічна вольтамперометрія, вимірювання імпедансу та
корозійні дослідження електродних матеріалів також підтвердили їхню стійкість у
лужних розчинах електроліту (6 М KOH).
Елементарна комірка гідридів Tb2Ni17-xMxHy.
Ключові слова
Інтерметалічна
сполука / Твердий розчин / Електрохімічне гідрування / Електродний матеріал / Ni-MH
акумулятор