Desorpcja wodoru w stopach palladu modelowym układzie elektrody ujemnej w ogniwach wodorkowych.

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

2. Plan prezentacji • Wprowadzenie - układ metal-wodór - historia • Ogniwa wodorkowe - stopy AB5 - procesy elektrodowe • Opis części eksperymentalnej - cele pracy, elektrody - warunki pracy • Wnioski

3. Układ metal-wodór - historia • Zainteresowanie od XIX w. • Pallad i jego stopy • 1866 r publikacja Grahama • 1974 r publikacja Ertla

4. Układ metal-wodór jako anoda w odwracalnych ogniwach wodorkowych - bateria Ni-MH

5. 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 )

6. 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 „Materiały z pracy doktorskiej Pani mgr Katarzyny Klimek” VI Kongres Technologii Chemicznej Warszawa 2009

7. Ogniwo Ni-MH http://www.digipedia.pl/def/doc/id/842911679/

8. 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-

9. CEL PRACY: CEL PRACY: 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

10. 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)

11. 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.

12. 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”

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

14. Właściwości elektrochemiczne oraz struktura stopów palladu ze srebrem i miedzią Charakterystyka powierzchni - SEM 90%Pd-10%Ag 94%Pd-6%Cu a) a) 2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. 2,5m 2,5m 2,5m 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” VI Kongres Technologii Chemicznej Warszawa 2009

15. Właściwości elektrochemiczne oraz struktura stopów palladu ze srebrem i miedzią Charakterystyka powierzchni stopów PdAg metodą Auger Stop po absorpcji wodoru Stop świeżo osadzony 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). 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” VI Kongres Technologii Chemicznej Warszawa 2009

16. 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). „Materiały z pracy doktorskiej Pani mgr Katarzyny Klimek” VI Kongres Technologii Chemicznej Warszawa 2009

17. Dziękuję za uwagę.