Дослідження Ni-Al гідроксиду з добавкою срібла як активного речовини лужних акумуляторів

Автор(и)

  • Valerii Kotok Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005 Федеральне державне бюджетне освітня установа вищої освіти "Вятський державний університет" вул. Московська, 36, м. Кіров, Російська Федерація, 610000, Україна https://orcid.org/0000-0001-8879-7189
  • Vadym Kovalenko Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005 Федеральне державне бюджетне освітня установа вищої освіти "Вятський державний університет" вул. Московська, 36, м. Кіров, Російська Федерація, 610000, Україна https://orcid.org/0000-0002-8012-6732
  • Sergey Vlasov Національний гірничий університет пр. Яворницького,19, м. Дніпро, Україна, 49600 Федеральне державне бюджетне освітня установа вищої освіти "Вятський державний університет" вул. Московська,36, м. Кіров, Російська Федерація, 610000, Україна https://orcid.org/0000-0002-5537-6342

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.133465

Ключові слова:

гідроксид нікелю, лужний акумулятор, Ni(OH)2, шаруватий подвійний гідроксид, оксид срібла

Анотація

Було синтезовано подвійні шаруваті гідроксиди з різним співвідношенням нікелю та алюмінію у присутності іонів Ag+ та без срібла: Ni: Al – 80 % : 20 %, Ni : Al : Ag – 80 % : 15 % : 5 % та 75 % : 15 % : 5 %. Отримані порошки гідроксидів нікелю мали структуру подібну до α-модифікації Ni(OH)2 з великою кількістю дефектів кристалічної решітки. У результаті проведених експериментів з гальваностатичного зарядно-розрядного циклування було показано, що додавання срібла при хімічному синтезі збільшує коефіцієнт використання гідроксиду при швидких зарядах, але зменшує його при повільних. Також було запропоновано можливий механізм, що пояснює вплив додавання іонів срібла при синтезі на розрядні характеристики порошків гідроксидів. Механізм полягає у тому, що оксид срібла, який є напівпровідником, розпорошений у гідроксиді та збільшує питому електропровідність порошку. Збільшення електропровідності при швидких зарядах позитивно впливає на ефективність заряду оскільки початкова фаза має меншу електропровідність, ніж окиснена форма – NiOOH. Оскільки під час заряду йде паралельно два процеси – основний процес зарядження активної речовини та побічний виділення молекулярного кисню, електропровідність буде грати вирішальну роль при заряді електроду. При малій електропровідності активної речовини та швидкому режимі заряду, струм буде йти здебільше на побічний процес виділення кисню. У випадку повільних зарядів наявність додаткової електропровідності за рахунок присутності оксиду срібла не так сильно впливає на ефективність заряду, оскільки в таких умовах розряду достатньо власної електропровідності гідроксиду. При цьому наявність оксиду срібла буде зменшувати кількість гідроксиду, що в свою чергу буде зменшувати коефіцієнт використання, який розраховується на загальну масу порошку

Біографії авторів

Valerii Kotok, Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005 Федеральне державне бюджетне освітня установа вищої освіти "Вятський державний університет" вул. Московська, 36, м. Кіров, Російська Федерація, 610000

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра процесів і апаратів, та загальної хімічної технології

Кафедра технології неорганічних речовин та технологій електрохімічних виробництв

Vadym Kovalenko, Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005 Федеральне державне бюджетне освітня установа вищої освіти "Вятський державний університет" вул. Московська, 36, м. Кіров, Російська Федерація, 610000

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра аналітичної хімії та хімічної технології харчових добавок і косметичних засобів

Кафедра технології неорганічних речовин та технологій електрохімічних виробництв

Sergey Vlasov, Національний гірничий університет пр. Яворницького,19, м. Дніпро, Україна, 49600 Федеральне державне бюджетне освітня установа вищої освіти "Вятський державний університет" вул. Московська,36, м. Кіров, Російська Федерація, 610000

Доктор технічних наук, професор

Кафедра підземної розробки родовищ

Кафедра будівельного виробництва

Посилання

  1. Battery Market Trends and Safety Aspects. Available at: https://www.celltech.se/fileadmin/user_upload/Celltech/Celltech_Sweden/Battery_Market_Trends_and_Safety_Aspects__Celltech_and_Etteplan_Seminar__20180117.pdf
  2. Ten'kovcev, V. V., Center, B. I. (1985). Osnovy teorii i ekspluatacii germetichnyh nikel'-kadmievyh akkumulyatorov. Leningrad: Energoatomizdat, 96.
  3. Kotok, V., Kovalenko, V. (2018). Definition of the aging process parameters for nickel hydroxide in the alkaline medium. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (12 (92)), 54–60. doi: 10.15587/1729-4061.2018.127764
  4. Xiong, X., Ding, D., Chen, D., Waller, G., Bu, Y., Wang, Z., Liu, M. (2015). Three-dimensional ultrathin Ni(OH) 2 nanosheets grown on nickel foam for high-performance supercapacitors. Nano Energy, 11, 154–161. doi: 10.1016/j.nanoen.2014.10.029
  5. Kotok, V., Kovalenko, V. (2017). The properties investigation of the faradaic supercapacitor electrode formed on foamed nickel substrate with polyvinyl alcohol using. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (12 (88)), 31–37. doi: 10.15587/1729-4061.2017.108839
  6. Kovalenko, V., Kotok, V., Bolotin, O. (2016). Definition of factors influencing on Ni(OH)2 electrochemical characteristics for supercapacitors. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (6 (83)), 17–22. doi: 10.15587/1729-4061.2016.79406
  7. Nwanya, A. C., Offiah, S. U., Amaechi, I. C., Agbo, S., Ezugwu, S. C., Sone, B. T. et. al. (2015). Electrochromic and electrochemical supercapacitive properties of Room Temperature PVP capped Ni(OH) 2 /NiO Thin Films. Electrochimica Acta, 171, 128–141. doi: 10.1016/j.electacta.2015.05.005
  8. Kotok, V. A., Malyshev, V. V., Solovov, V. A., Kovalenko, V. L. (2017). Soft Electrochemical Etching of FTO-Coated Glass for Use in Ni(OH) 2 -Based Electrochromic Devices. ECS Journal of Solid State Science and Technology, 6 (12), P772–P777. doi: 10.1149/2.0071712jss
  9. Kotok, V. A., Kovalenko, V. L., Kovalenko, P. V., Solovov, V. A., Deabate, S., Mehdi, A. et. al. (2017). Advanced electrochromic Ni(OH)2/PVA films formed by electrochemical template synthesis. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 12 (13), 3962–3977.
  10. Solovov, V., Kovalenko, V., Nikolenko, N., Kotok, V., Vlasova, E. (2017). Influence of temperature on the characteristics of Ni(II), Ti(IV) layered double hydroxides synthesised by different methods. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (6 (85)), 16–22. doi: 10.15587/1729-4061.2017.90873
  11. Schäfer, H.-J. (1987). Oxidation of organic compounds at the nickel hydroxide electrode. Topics in Current Chemistry, 101–129. doi: 10.1007/3-540-17871-6_13
  12. Xing, Z., Gan, L., Wang, J., Yang, X. (2017). Experimental and theoretical insights into sustained water splitting with an electrodeposited nanoporous nickel hydroxide@nickel film as an electrocatalyst. Journal of Materials Chemistry A, 5 (17), 7744–7748. doi: 10.1039/c7ta01907f
  13. Gao, M., Sheng, W., Zhuang, Z., Fang, Q., Gu, S., Jiang, J., Yan, Y. (2014). Efficient Water Oxidation Using Nanostructured α-Nickel-Hydroxide as an Electrocatalyst. Journal of the American Chemical Society, 136 (19), 7077–7084. doi: 10.1021/ja502128j
  14. Jarosz, M., Socha, R. P., Jóźwik, P., Sulka, G. D. (2017). Amperometric glucose sensor based on the Ni(OH) 2 /Al(OH) 4 − electrode obtained from a thin Ni 3 Al foil. Applied Surface Science, 408, 96–102. doi: 10.1016/j.apsusc.2017.02.188
  15. Zhang, X., Huang, Y., Gu, A., Wang, G., Fang, B., Wu, H. (2012). Hydrogen Peroxide Sensor Based on Carbon Nanotubes/β-Ni(OH)2 Nanocomposites. Chinese Journal of Chemistry, 30 (3), 501–506. doi: 10.1002/cjoc.201280022
  16. Tang, C., Zhao, Z. L., Chen, J., Li, B., Chen, L., Li, C. M. (2017). Se-Ni(OH) 2 -shelled vertically oriented NiSe nanowires as a superior electrocatalyst toward urea oxidation reaction of fuel cells. Electrochimica Acta, 248, 243–249. doi: 10.1016/j.electacta.2017.06.159
  17. Ye, K., Zhang, H., Zhao, L., Huang, X., Cheng, K., Wang, G., Cao, D. (2016). Facile preparation of three-dimensional Ni(OH)2/Ni foam anode with low cost and its application in a direct urea fuel cell. New Journal of Chemistry, 40 (10), 8673–8680. doi: 10.1039/c6nj01648k
  18. Calderón, J. A., Jiménez, J. P., Zuleta, A. A. (2016). Improvement of the erosion-corrosion resistance of magnesium by electroless Ni-P/Ni(OH) 2 -ceramic nanoparticle composite coatings. Surface and Coatings Technology, 304, 167–178. doi: 10.1016/j.surfcoat.2016.04.063
  19. Yang, C.-C. (2002). Synthesis and characterization of active materials of Ni(OH)2 powders. International Journal of Hydrogen Energy, 27 (10), 1071–1081. doi: 10.1016/s0360-3199(02)00013-7
  20. Kovalenko, V., Kotok, V. (2017). Obtaining of Ni–Al layered double hydroxide by slit diaphragm electrolyzer. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (6 (86)), 11–17. doi: 10.15587/1729-4061.2017.95699
  21. Zhao, L., Liu, Z., Jin, L. (2013). Preparation and electrochemical performance of nano-scale Ni(OH)2 doped with zinc. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 23 (4), 1033–1038. doi: 10.1016/s1003-6326(13)62563-7
  22. Xing, C., Musharavati, F., Li, H., Zalezhad, E., Hui, O. K. S., Bae, S., Cho, B.-Y. (2017). Synthesis, characterization, and properties of nickel–cobalt layered double hydroxide nanostructures. RSC Advances, 7 (62), 38945–38950. doi: 10.1039/c7ra06670h
  23. Jayashree, R. S., Vishnu Kamath, P. (2002). Layered double hydroxides of Ni with Cr and Mn as candidate electrode materials for alkaline secondary cells. Journal of Power Sources, 107 (1), 120–124. doi: 10.1016/s0378-7753(01)00994-6
  24. Li, X., Hao, X., Wang, Z., Abudula, A., Guan, G. (2017). In-situ intercalation of NiFe LDH materials: An efficient approach to improve electrocatalytic activity and stability for water splitting. Journal of Power Sources, 347, 193–200. doi: 10.1016/j.jpowsour.2017.02.062
  25. Gong, M., Li, Y., Wang, H., Liang, Y., Wu, J. Z., Zhou, J. et. al. (2013). An Advanced Ni–Fe Layered Double Hydroxide Electrocatalyst for Water Oxidation. Journal of the American Chemical Society, 135 (23), 8452–8455. doi: 10.1021/ja4027715
  26. Wang, X., Lin, Y., Su, Y., Zhang, B., Li, C., Wang, H., Wang, L. (2017). Design and synthesis of ternary-component layered double hydroxides for high-performance supercapacitors: understanding the role of trivalent metal ions. Electrochimica Acta, 225, 263–271. doi: 10.1016/j.electacta.2016.12.160
  27. Duan, C., Zhao, J., Qin, L., Yang, L., Zhou, Y. (2017). Ternary Ni-Co-Mo oxy-hydroxide nanoflakes grown on carbon cloth for excellent supercapacitor electrodes. Materials Letters, 208, 65–68. doi: 10.1016/j.matlet.2017.05.052
  28. Birjega, R., Vlad, A., Matei, A., Ion, V., Luculescu, C., Dinescu, M., Zavoianu, R. (2016). Growth and characterization of ternary Ni, Mg–Al and Ni–Al layered double hydroxides thin films deposited by pulsed laser deposition. Thin Solid Films, 614, 36–41. doi: 10.1016/j.tsf.2015.11.066
  29. Motupally, S. (1995). Proton Diffusion in Nickel Hydroxide Films. Journal of The Electrochemical Society, 142 (5), 1401. doi: 10.1149/1.2048589
  30. Liu, B., Wang, X. Y., Yuan, H. T., Zhang, Y. S., Song, D. Y., Zhou, Z. X. (1999). Physical and electrochemical characteristics of aluminium-substituted nickel hydroxide. Journal of Applied Electrochemistry, 29 (7), 853–858. doi: 10.1023/a:1003537900947
  31. Kovalenko, V., Kotok, V. (2018). Comparative investigation of electrochemically synthesized (α+β) layered nickel hydroxide with mixture of α-Ni(OH)2 and β-Ni(OH)2. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (6 (92)), 16–22. doi: 10.15587/1729-4061.2018.125886
  32. Kotok, V., Kovalenko, V., Malyshev, V. (2017). Comparison of oxygen evolution parameters on different types of nickel hydroxide. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (12 (89)), 12–19. doi: 10.15587/1729-4061.2017.109770

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-06-13

Як цитувати

Kotok, V., Kovalenko, V., & Vlasov, S. (2018). Дослідження Ni-Al гідроксиду з добавкою срібла як активного речовини лужних акумуляторів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(6 (93), 6–11. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.133465

Номер

Том 3 № 6 (93) (2018): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 Valerii Kotok, Vadym Kovalenko, Sergey Vlasov

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.