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 ПАВЛЮК^1,2

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 Tb₂Ni_17-xM_x, 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 Tb₂Ni₁₆Li_0,4Mg_0,6 та Tb₂Ni_15,6Li_0,6Mg_0,8, – 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 Tb₂Ni_17‑xM_x 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 Tb₂Ni_17-xM_xH_y.

Ключові слова

Інтерметалічна сполука / Твердий розчин / Електрохімічне гідрування / Електродний матеріал / Ni-MH акумулятор