Hydrogenation and Corrosion Properties of LaNi_4.5Co_0.5-Based Alloy Doped with 1.7 at% Sn

Abstract

Effect of small addition of tin (1.7 at.%) into LaNi4.5Co0.5 alloy on gas phase and cathodically charged hydrogen absorption ability as well as its corrosion resistance in 6M KOH solution is discussed. To reveal the effect of Sn doping three alloys have been selected: LaNi4.5Co0.5 (precursor), LaNi4.5Co0.5Sn0.1 and LaNi5 - as a parent compound. The room temperature p-C isotherms indicate to beneficial effect of Sn addition which causes decrease of H2 equilibrium pressure and does not limit atomic hydrogen solubility. Discharge capacities (Qdisch), exchange current densities of H2O/H2 system () as well as corrosion rates () have been determined for the tested alloys on the basis of cyclic galvanostatic measurements (at –0.5C/+0.5C rates). It has been shown that for N > 3 cycle the discharge capacity of LaNi4.5Co0.5 is ca twofold greater than that for LaNi5 reference. Addition of 1.7 at.% Sn into Co-containing alloy expands the discharge capacity by 30-40%. The Co containing alloys reveal twice as great exchange current densities of H2O/H2 system compared to LaNi5, however, Sn addition slightly decreases the , especially for latest cycles. The partial cobalt substitution for Ni accelerates alloy corrosion in alkaline solution, however, tin addition fully eliminates this effect.

Measuring algorithm for electrochemical parameters evaluation of hydride electrode in conditions of its long-lasting cycling

“…W poprzednich pracach naszego zespołu [1][2][3][4][5][6] ocenialiśmy zdolność pochłaniania wodoru przez różnego typu materiały aktywne (materiały proszkowe na bazie stopów metali ziem rzadkich) w oparciu o pierwsze 10 cykli galwanostatycznego ładowania/rozładowania. Taką liczbę cykli uznawaliśmy jako wystarczającą, jako że maksymalne pojemności prądowe osiągane były po 6-9 cyklach.…”

“…W ciągu tych pierwszych kilku cykli utlenianiu ulegają pomijalnie małe ilości lantanu, zaś nikiel ulega tzw. korozji odwracalnej [2][3][4][5]. DOI: 10.17814/mechanik.2015.…”

“…NiO lub Ni(OH) 2 , będące w kontakcie elektrycznym z materiałem elektrody, z łatwością redukują się w kolejnym cyklu, podczas ładowania elektrody. Bardziej aktywny elektrochemicznie lantan utlenia się powoli, ale nieodwracalnie (do La(OH) 3 ), zarówno podczas procesu anodowego, jak i katodowego [3,6,7], co oznacza, że udział utlenionego lantanu w materiale wodorkowym stale narasta, stając się istotny zwłaszcza po długotrwałym cyklowaniu. Innymi słowy, głównym produktem korozji materiału wodorochłonnego po dużej liczbie cykli będzie La(OH) 3 .…”

“…Bardziej aktywny elektrochemicznie lantan utlenia się powoli, ale nieodwracalnie (do La(OH) 3 ), zarówno podczas procesu anodowego, jak i katodowego [3,6,7], co oznacza, że udział utlenionego lantanu w materiale wodorkowym stale narasta, stając się istotny zwłaszcza po długotrwałym cyklowaniu. Innymi słowy, głównym produktem korozji materiału wodorochłonnego po dużej liczbie cykli będzie La(OH) 3 . Efektem nieodwracalnego utleniania lantanu jest stopniowy spadek zawartości fazy aktywnej (wodorochłonnej) w obrębie elektrody, tym samym postępujący w miarę cyklowania spadek jej pojemności prądowej Q rozł .…”

“…Każdy ze wspomnianych parametrów może być przedstawiony w funkcji numeru cyklu. nieparzysta liczba segmentów, gdyż ostatnim segmentem bezpośrednio przed samorozładowaniem jest ładowanie katodowe, 2 ponieważ w II etapie ustawiany jest tylko jeden segment pomiarowy (dla prądu anodowego), wartości wpisane dla prądu katodowego nie są istotne, 3 proces samorozładowania elektrody wodorkowej w przypadku materiałów wysoce wodorochłonnych może trwać nawet kilka tygodni. Tak długi okres nie mieści się w zakresie pomiarowym aparatu, w związku z tym niezbędne jest ustawienie jako zmiennej priorytetowej nie czasu, ale potencjału (por.…”