Naslov
Elektrokemijska istraživanja materijala za Al/zrak kemijske izvore struje i generiranje vodika
(ELECTROCHEMICAL STUDIES OF MATERIALS FOR Al/AIR CHEMICAL POWER SOURCES AND HYDROGEN GENERATION)

Autori
Smoljko, Ivana

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, doktorska disertacija

Fakultet
Kemijsko-tehnološki fakultet

Mjesto
Split

Datum
30.04

Godina
2010

Stranica
224

Mentor
Gudić, Senka

Ključne riječi
aluminij; slitine aluminija; aktivacija; Al/zrak baterija; vodik.
(Aluminum; Aluminum alloys; Activation; Al/air battery; Hydrogen.)

Sažetak
U svrhu razvoja novih anodnih materijala za Al/zrak kemijske izvore struje ispitivana su elektrokemijska svojstva super čistog aluminija, aluminija tehničke čistoće te slitine aluminija tehničke čistoće s In i/ili Sn kao legirnim komponentama (Al-0, 1%In, Al-0, 2%Sn i Al-0, 1%In-0, 2%Sn) u 2 M NaCl otopini. Anodno i katodno ponašanje navedenih materijala istraživano je primjenom potenciodinamičke polarizacijske metode, galvanostatičke pulsne metode, potenciostatičke pulsne metode i elektrokemijske impedancijske spektroskopije. Dodatni podaci o ponašanju sustava dobiveni su korištenjem gravimetrijske i volumetrijske metode, a površina ispitivanih materijala promatrana je pomoću svjetlosnog mikroskopska te je fotografirana. Ustanovljeno je poboljšanje elektrokemijske aktivnosti Al tehničke čistoće koje se ogleda u negativiranju potencijala otvorenog strujnog kruga i kritičnog potencijala te u značajnom smanjenju pasivnog područja potencijala. Stupanj aktivacije ovisi o vrsti legirnog elementa u slitini te se povećava u nizu Al(5N) < Al(teh.) < Al-In < Al-Sn < Al-In-Sn. Na potencijalu otvorenog strujnog kruga korozija svih uzoraka popraćena je katodnom reakcijom izlučivanja vodika. Uočeno je da In povećava prenapon izlučivanja vodika te na taj način inhibira reakciju izlučivanja vodika na aluminiju, dok je Sn u uvjetima ispitivanja katalizira. Nadalje, ustanovljeno je da pri anodnoj polarizaciji Al i slitina Al dolazi do istovremenog otapanja uzoraka i izraženog izlučivanja vodika čija brzina raste porastom anodne polarizacije, što je karakteristika negativnog diferencijalnog efekta (NDE). Super čisti Al i Al(teh.) imaju približno slične NDE vrijednosti, dok dodatak In uzrokuje smanjenje, a dodatak Sn povećava NDE vrijednost. Kod svih uzoraka postiže se zadovoljavajuća anodna djelotvornost, osobito pri većim anodnim gustoćama struje koje odgovaraju realnim uvjetima rada Al/zrak baterije. Analiza rezultata katodne polarizacije Al i njegovih slitina omogućila je definiranje područja potencijala u kojem oksidni sloj zadržava svoja svojstva, kao i područje potencijala u kojem dolazi do katodnog proboja oksidnog sloja te pojačanog izlučivanja vodika. Brzina izlučivanja vodika na svakom pojedinom uzorku je veća od teorijske vrijednosti, što je posljedica dodatnog izlučivanja vodika u kemijskoj reakciji otapanja aluminija. Također, u radu je razmatrana reakcija izlučivanja vodika, koja se odvija paralelno s reakcijom oksidacije aluminija, kao jedan od načina generiranja vodika. Napravljen je proračun i analiza ekonomske opravdanosti uporabe ispitivanog aluminija tehničke čistoće kao i njegovih binarnih slitina i ternarne slitine kao ekološki prihvatljivog energetskog nositelja u tehnološkim modelima u kojima je Al/zrak kemijski izvor struje sastavni dio, tj. u sustavima za kogeneraciju vodika i električne energije.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Kemijsko inženjerstvo

POVEZANOST RADA