СИНТЕЗ ТА ЕЛЕКТРОХІМІЧНЕ ГІДРУВАННЯ ФАЗ Tb2Co17-х-ySbxLiy ТА Tb2Co17-х-yAlxMgy

Анотація

Металогідридні акумулятори мають високу сорбційну здатність до зворотнього поглинання водню, помірний тиск і температуру процесів сорбції-десорбції гідрогену та стабільність до циклювання. Нами синтезовані леговані похідні бінарного інтерметаліду тербію з кобальтом для встановлення електрохімічних властивостей при використанні їх у ролі анодних матеріалів у прототипах нікель металогідридних акумуляторів.

Зразки виготовляли з металів високої чистоти в електродуговій печі в атмосфері аргону. Фазовий аналіз (РФА) проводили використовуючи масиви рентгенівських дифракційних даних, одержаних на порошковому дифрактометрі ДРОН-2,0М (Fe K_α-випромінювання). Для визначення кількісного і якісного складу сплавів використовували методи скануючої електронної мікроскопії (СЕМ), енергодисперсійної рентгенівської спектроскопії (ЕДРС) і рентгенофлуоресцентної спектроскопії (РФС). Електрохімічне гідрування проводили у двохелектродних прототипах ХДЕЕ Swagelok cell на двоканальному гальваностаті MTech G410-2 у гальваностатичному режимі за густини струму 1,0 мА/см².

Елементний склад зразків Tb₂Co_16,5Sb_0,2Li_0,3 і Tb₂Co₁₆Al_0,5Mg_0,5 до гідрування та після нього визначили методом РФС, виявили незначне зменшення вмісту тербію на поверхні. Фазовий аналіз дифрактограм обох зразків до та після електрохімічного гідрування показав, що вони містять гексагональні фази зі стехіометрією 2:17. У сплаві Tb₂Co_16,5Sb_0,2Li_0,3 знайдено лише фазу зі структурою типу Th₂Ni₁₇. У зразку Tb₂Co₁₆Al_0,5Mg_0,5 крім основної фази зі СТ Th₂Ni₁₇ виявлено існування ще однієї гексагональної фази з подібною кристалічною структурою (TbCo_5-x-yMg_xAl_y). Результати РФА зразка Tb₂Co₁₆Al_0,5Mg_0,5 повністю узгоджуються з результатами ЕДРС.

Електрод на основі Tb₂Co_16,5Sb_0,2Li_0,3 за рахунок активного процесу гідрування/дегідрування зазнає значної аморфізації, але гідрогенсорбційні властивості залишаються прийнятними. Параметри комірки після гідрування зростають, що вказує на включення атомів Гідрогену у структуру. Кількість деінтеркальованого Гідрогену за умов дослідження становить приблизно 0,40 Н/ф.о. Кулонівська ефективність на десятому циклі рівна 81,3 %, а на двадцятому циклі становить 90,2 %. ХДЕЕ з електродом на основі Tb₂Co₁₆Al_0,5Mg_0,5 демонструє добру відтворюваність та кулонівську ефективність. Кількість деінтеркальованого Гідрогену за умов дослідження становить приблизно 0,44 Н/ф.о. Кулонівська ефективність на десятому циклі становить 95,5 %, а на двадцятому – 93,4 %. Зі збільшенням порядку циклу через процеси аморфізації, аналогічно як для Li,Sb-вмісного електрода, зростає напруга плато заряджання та спостерігається невелике зменшення ємнісного параметра τ. Обидва сплави як електродні матеріали проявили корозійну стійкість у розчині електроліту.

Ключові слова: тербій; кобальт; тверді розчини; кристалічна структура; електрохімічне гідрування; анодні матеріали.