Ảnh hưởng của Ga và thời gian nghiền lên phổ hóa tổng trở của LaNi5 (luận văn thạc sĩ)Ảnh hưởng của Ga và thời gian nghiền lên phổ hóa tổng trở của LaNi5 (luận văn thạc sĩ)Ảnh hưởng của Ga và thời gian nghiền lên phổ hóa tổng trở của LaNi5 (luận văn thạc sĩ)Ảnh hưởng của Ga và thời gian nghiền lên phổ hóa tổng trở của LaNi5 (luận văn thạc sĩ)Ảnh hưởng của Ga và thời gian nghiền lên phổ hóa tổng trở của LaNi5 (luận văn thạc sĩ)Ảnh hưởng của Ga và thời gian nghiền lên phổ hóa tổng trở của LaNi5 (luận văn thạc sĩ)Ảnh hưởng của Ga và thời gian nghiền lên phổ hóa tổng trở của LaNi5 (luận văn thạc sĩ)Ảnh hưởng của Ga và thời gian nghiền lên phổ hóa tổng trở của LaNi5 (luận văn thạc sĩ)Ảnh hưởng của Ga và thời gian nghiền lên phổ hóa tổng trở của LaNi5 (luận văn thạc sĩ)Ảnh hưởng của Ga và thời gian nghiền lên phổ hóa tổng trở của LaNi5 (luận văn thạc sĩ)Ảnh hưởng của Ga và thời gian nghiền lên phổ hóa tổng trở của LaNi5 (luận văn thạc sĩ)Ảnh hưởng của Ga và thời gian nghiền lên phổ hóa tổng trở của LaNi5 (luận văn thạc sĩ)Ảnh hưởng của Ga và thời gian nghiền lên phổ hóa tổng trở của LaNi5 (luận văn thạc sĩ)Ảnh hưởng của Ga và thời gian nghiền lên phổ hóa tổng trở của LaNi5 (luận văn thạc sĩ)Ảnh hưởng của Ga và thời gian nghiền lên phổ hóa tổng trở của LaNi5 (luận văn thạc sĩ)
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Thị Lƣơng ẢNH HƢỞNG CỦA Ga VÀ THỜI GIAN NGHIỀN LÊN PHỔ HÓA TỔNG TRỞ CỦA LaNi5 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Nguyễn Thị Lƣơng ẢNH HƢỞNG CỦA Ga VÀ THỜI GIAN NGHIỀN LÊN PHỔ HÓA TỔNG TRỞ CỦA LaNi5 Chuyên ngành: Vật lý nhiệt Mã số : LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS LƢU TUẤN TÀI Hà Nội - 2014 MỤC LỤC MỞ ĐẦU……………… …………… …………………………………… .1 Chƣơng : TỔNG QUAN………………………….……………… …………3 1.1 Vật liệu RT5……………………………………………………………….3 1.1.1 Cấu trúc tinh thể vật liệu RT5……………………………… …….3 1.1.2 Vai trò nguyên tố thay hợp kim LaNi5 …… ……… 1.1.3 Khả hấp thụ hấp phụ hyđrô hợp chất liên kim loại RT5…………………………………………………………………………………….5 1.1.4 Động học trình hấp thụ giải hấp thụ hyđrô…………… 1.1.5 Sự hấp thụ hyđrô hệ điện hoá……………………………… …8 1.1.6 Nhiệt động học hấp thụ…………………………………………………9 1.1.7 Tính chất điện hoá hợp chất RT5 làm điện cực âm pin nạp lại Ni-MH……………………………………………………………………….… 10 1.1.7.1 Xác định tính chất phương pháp đo phóng nạp……… …10 1.1.7.2 Các tính chất điện hóa RT5……… ……………………………11 1.1.8 Ảnh hưởng nguyên tố thay thế………………………….…… 13 1.1.9 Sự ảnh hưởng kích thước hạt…………………………………….… 13 1.2 Pin nạp lại Ni-MH……………………………………………………….14 1.2.1 Khái niệm pin nạp lại Ni-MH……………………………………… …14 1.2.2 Cơ chế hoạt động pin Ni-MH… …………………….…… .15 Chƣơng : CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU…………………………16 2.1 Chế tạo mẫu .16 2.1.1 Tạo mẫu phương pháp nóng chảy hồ quang…………………….17 2.1.2 Phương pháp nghiền học………………………………………………18 2.2 Phân tích cấu trúc phƣơng pháp đo nhiễu xạ tia X……………… 21 2.3 Xác định hình dạng kích thƣớc hạt kính hiển vi điện tử quét (SEM)……………………………………………………………………………… 23 2.4 Các phép đo điện hoá……………………………………………………25 2.4.1 Chế tạo điện cực âm……………………………………………………… 25 2.4.2 Hệ đo điện hóa…………………………………………….………… 26 2.4.3 Đo chu kỳ phóng nạp………………………………………….………27 2.4.4 Phương pháp quét vòng đa chu kỳ (CV)…………… ……………28 2.4.4.1 Nguyên lý chung .28 2.4.4.2 Phương pháp CV nghiên cứu điện cực LaNi5 31 2.4.5 Phương pháp tổng trở điện hoá 32 2.4.5.1 Nguyên lý chung .32 2.4.5.2 Phương pháp EIS nghiên cứu điện cực LaNi5 35 Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .38 3.1 Cấu trúc tinh thể .38 3.2 Kết chụp ảnh SEM 40 3.3 Các kết đo điện hoá 43 3.3.1 Kết đo phổ tổng trở .43 3.3.2 Phổ tổng trở mẫu dạng thô 43 3.3.3 Ảnh hưởng thời gian nghiền lên phổ tổng trở 46 KẾT LUẬN……………… …………………… ………………….52 TÀI LIỆU THAM KHẢO .53 MỞ ĐẦU Ngày nay, công nghệ thông tin phát triển không ngừng Cùng với phát triển đa dạng phong phú máy tính, thiết bị điện tử xách tay, phƣơng tiện bƣu viễn thông nguồn nuôi điện hóa nhƣ ắc quy Ni-MH phận thiếu Đây nguồn điện nhất, có tính ƣu việt điện danh định, dung lƣợng tích trữ, thân thiện môi trƣờng nhƣ số chu kỳ làm việc cao Nguyên lý để chế tạo pin Ni-MH gần với nguyên lý chế tạo pin Ni-Cd nhƣng ƣu điểm loại ắc quy Ni-MH dung lƣợng lớn (lớn 30 % đến 50 % so với ắc quy Ni-Cd chủng loại) phế thải không gây ô nhiễm môi trƣờng [16] Mặt khác, pin Ni-MH có thời gian sống dài có giá thành rẻ khoảng 40 % so với pin Li Mặc dù pin Ni-MH có mặt thị trƣờng, nhƣng giới có nhiều công trình nghiên cứu loại ắc quy với mục tiêu để hiểu rõ trình điện hoá xảy ắc quy, nâng cao chất lƣợng vật liệu làm ắc quy, nhƣ việc giảm giá thành sản phẩm Các nghiên cứu trƣớc tiến hành vật liệu làm điện cực âm ắc quy Ni-MH sở hợp chất LaNi5 cho thấy: - Khi thay Ni hợp chất liên kim loại LaNi5 kim loại 3d khác làm cải thiện đáng kể tính chất vật liệu nhƣ: tăng hiệu suất phóng nạp, tăng thời gian sống - Khi thay La kim loại đất khác, tìm đƣợc vật liệu gồm nhiều kim loại đất có thành phần gần giống thành phần tổng đất Misch Metal khai thác tự nhiên, giá thành rẻ mà giữ đƣợc, chí làm cho tính chất điện cực âm pin nạp lại Ni-MH tốt Với yêu cầu ngày cao chất lƣợng pin sử dụng sản phẩm điện tử, nhà nghiên cứu không ngừng tìm kiếm hợp chất phƣơng thức chế tạo để đƣa sản phẩm pin đáp ứng yêu cầu Với đặc tính hấp thụ nhƣ giải hấp thụ lƣợng lớn hyđrô nguyên tử áp suất khí nhiệt độ phòng mà không làm hỏng cấu trúc mạng, vật liệu LaNi5-xMx (M nguyên tố thay phần Ni) đƣợc ứng dụng làm điện cực âm pin nạp lại Ni-MH Các nguyên tố M thay phần cho Ni cải thiện đáng kể tính chất điện hóa vật liệu điện cực Ga kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp Vì vậy, đƣa Ga vào thay cho Ni LaNi5 Ga dễ chảy ra, bao bọc hạt vật liệu, giúp chống ion hóa bề mặt vật liệu Mặt khác, ta nghiền nạp dung lƣợng, hạt vật liệu không bị vỡ Ngoài ra, làm tăng bề mặt tiếp xúc, khiến dung lƣợng nạp vào tăng Trên sở đó, hƣớng nghiên cứu mới, nghiền vật liệu hạt vật liệu cỡ submicromet đồng thời pha tạp Ga để Ga bao bọc lớp hạt chống ôxi hóa Với tinh thần nhƣ vậy, đề tài luận văn tốt nghiệp cao học chuyên ngành vật lý nhiệt, lựa chọn đề tài: “ Ảnh hưởng Ga thời gian nghiền lên phổ hóa tổng trở LaNi5 ” Bản luận văn gồm nội dung sau : - Phần mở đầu - Chƣơng 1: Tổng quan - Chƣơng 2: Các phƣơng pháp thực nghiệm - Chƣơng 3: Kết thảo luận - Kết luận - Tài liệu tham khảo Chƣơng : TỔNG QUAN 1.1 Vật liệu RT5 1.1.1 Cấu trúc tinh thể vật liệu RT5 Hệ hợp chất RT5 (với R nguyên tố đất hiếm, T nguyên tố kim loại chuyển tiếp nhƣ Co, Ni, Cu,…) có cấu trúc tinh thể lục giác xếp chặt kiểu CaCu5 (với nhóm không gian P6/mm) Cấu trúc đƣợc tạo nên phân lớp: phân lớp thứ đƣợc tạo thành hai loại nguyên tố khác nhau, kim loại đất (R) chiếm vị trí tinh thể 1a nguyên tố kim loại chuyển tiếp (T) chiếm vị trí tinh thể 2c, phân lớp thứ gồm nguyên tử kim loại chuyển tiếp chiếm vị trí 3g [6,10] Trên Hình 1.1 sơ đồ mạng tinh thể hệ hợp chất LaNi5 Lanthanum 1a NickelI 2c NickelII 3g Hình 1.1: Sơ đồ mạng tinh thể hệ hợp chất LaNi5 1.1.2 Vai trò nguyên tố thay hợp kim LaNi5 Những nghiên cứu trƣớc cho thấy, thay lƣợng La nguyên tố đất khác Ni nguyên tố nhóm 3d cấu trúc tinh thể hệ không thay đổi [14,15,17] Nhờ tính chất tƣơng tự nguyên tố đất hiếm, thay La nguyên tố đất khác không giới hạn dung dịch rắn La1xRxNi5 tồn với nồng độ nguyên tố thay Ngƣợc lại, thay Ni nguyên tố 3d khác LaNi5-xMx nồng độ thay có giới hạn nhƣ thấy bảng 1.1 [10] Giới hạn thay tuỳ thuộc vào bán kính nguyên tử, cấu trúc điện tử lớp vỏ nguyên tố kim loại chuyển tiếp phụ thuộc vào trình công nghệ Quá trình hấp thụ hyđrô làm thể tích mạng tinh thể hợp kim LaNi5 tăng đến 25% (khi hấp thụ bão hòa) Chính giãn nở nguyên nhân dẫn tới phá hủy vật liệu [8] Điều ảnh hƣởng lớn tới việc ứng dụng hợp kim gốc LaNi5 Các nghiên cứu thay phần La Ni nguyên tố khác nhằm khắc phục giãn nở, nâng cao dung lƣợng hấp thụ, nâng cao tuổi thọ, nâng cao tốc độ phóng nạp, hạ giá thành sản phẩm đƣợc tiến hành Bảng 1.1: Giới hạn hàm lượng nguyên tố thay LaNi5-xMx [10] Nguyên tố Giới hạn thay (M LaNi5-xMx) x LaNi5-xMx Si 0,6 Fe 1,2 Al 1,3 Mn 2,2 Cu, Co, Pt 96 Cu Mn LaNi5-xMx 94 Volume (A ) 92 Al 90 Co Fe 88 Si 86 84 Ce La1-xMxNi5 Yb 82 xM Hình 1.2: Sự thay đổi thể tích ô mạng phụ thuộc nồng độ nguyên tố thay [10] Hình 1.2 cho thấy, thay đổi thể tích ô mạng gần nhƣ tuyến tính với hàm lƣợng thay x Thể tích ô mạng giảm hợp chất hệ La1-xRxNi5 tăng hợp chất hệ LaNi5-xMx [10] Mỗi nguyên tố thay có ảnh hƣởng đến số mạng tinh thể hợp kim, nhƣng mức độ khác 1.1.3 Khả hấp thụ hấp phụ hyđrô hợp chất liên kim loại RT5 Động học xúc tác rằng, kim loại chuyển tiếp nhƣ Fe, Ni, Co có khả hấp phụ lƣợng hyđrô bề mặt [2] Do nguyên tố chuyển tiếp (phân nhóm 3d) có lớp điện tử 3d nên chúng có khả hình thành liên kết yếu với hyđrô Vì vậy, nguyên tử hyđrô bám bề mặt vật liệu chúng phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ: chất kim loại chuyển tiếp, diện tích bề mặt tiếp xúc, nhiệt độ phản ứng áp suất hyđrô Gần đây, tƣợng hiệu ứng bề mặt hợp chất liên kim loại đƣợc nghiên cứu Nguời ta tìm đƣợc số chế chứng tỏ thành phần bề mặt khác với thành phần bên khối hợp kim [4,9,18] Do lƣợng bề mặt kim loại đất nhỏ lƣợng bề mặt kim loại 3d, làm cho nồng độ cân bề mặt kim loại đất lớn nồng độ bên khối Đặc tính khác biệt bề mặt tƣợng phổ biến xảy cấu tử cấu thành hợp kim có tính chất khác Trong trình hyđrô hóa tồn ôxi nƣớc nhƣ tạp chất hyđrô (nếu dùng phƣơng pháp rắn khí) tồn môi trƣờng phản ứng (nếu thực phƣơng pháp thực nghiệm dung dịch) Các yếu tố dẫn đến việc hình thành ôxit hyđrôxit đất Sự khác biệt thành phần bề mặt bên khối vật liệu, khả ôxi hóa kim loại đất làm cho bề mặt hợp chất liên kim loại giàu nguyên tố 3d Vì vậy, ta khảo sát trình hấp phụ hyđrô hợp chất liên kim loại qua nguyên tố 3d bề mặt vật liệu Việc xét tƣợng ảnh hƣởng đến bề mặt cho thấy hấp phụ hyđrô hợp kim đƣợc chiếm ƣu kim loại chuyển tiếp bề mặt Các nguyên tử hyđrô bị hấp phụ mạnh bề mặt vật liệu, sau khuếch tán vào tinh thể Sự hấp thụ hyđrô trình nguyên tử hyđrô xâm nhập vào mạng tinh thể theo chế điền kẽ tạo hợp chất hyđrô hóa Các nghiên cứu lĩnh vực rằng: hầu hết hợp kim R-T có khả tạo hợp chất hyđrô hóa với hyđrô [11,12] 1.1.4 Động học trình hấp thụ giải hấp thụ hyđrô [10] Quá trình hấp thụ hyđrô đƣợc nghiên cứu đƣờng đẳng nhiệt áp suất cân nhƣ hàm nồng độ x hợp chất hyđrô hóa Tuy nhiên, theo nghiên cứu gần [3,7], trình động học nghiên cứu cách đơn giản Khi trình hyđrô hóa xảy có hai pha phân biệt giá trị H F thu đƣợc từ phụ thuộc vào nhiệt độ áp suất cân Phản ứng hyđrô hóa xảy hợp chất RT5 hyđrô đƣợc biểu diễn nhƣ sau: RT5 + mH2 = RT5H2m Trong nhiệt động học, phƣơng trình động học Vanhoff đƣợc biểu diễn: LnPH2 = -F/R + H/RT Hình 3.1 3.2 cho thấy pha tạp Ga vào hợp kim LaNi5 đặc trƣng tinh thể hợp kim không thay đổi so với vật liệu gốc LaNi5, cấu trúc tinh thể mẫu loại lục giác xếp chặt kiểu CaCu5 Để nghiên cứu ảnh hƣởng trình hấp thụ hyđrô đến cấu trúc vật liệu LaNi5-xGax, mẫu LaNi4,5Ga0,5 đƣợc chọn làm đại diện đem khảo sát nhiễu xạ tia X chƣa phóng nạp sau phóng nạp 10 chu kì Kết đƣợc đƣa Hình 3.3 Hình 3.3 cho thấy: cấu trúc tinh thể trƣớc sau phóng nạp không đổi, chứng tỏ trình phóng nạp không ảnh hƣởng đến cấu trúc tinh thể vật liệu Hình 3.3: Phổ nhiễu xạ tia X hợp chất LaNi4,5Ga0,5 Các mẫu hợp kim LaNi5-xGax đƣợc nghiền thô cối mã não khoảng 30 phút sau đƣa vào máy nghiền hành tinh với thời gian khác giờ, 10 giờ, 15 20 Sự ảnh hƣởng thời gian nghiền lên cấu trúc tinh thể đƣợc xác định phân tích mẫu đại diện LaNi4,55Ga0,45 800 Lin (Cps) 600 400 20 h 15 h 10 h 200 5h 20 0h 30 40 50 60 70 2-theta-Scale Hình 3.4: Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu LaNi4,55Ga0,45 sau nghiền Từ Hình 3.4 ta thấy: thời gian nghiền tăng, đặc trƣng tinh thể mẫu giảm thể mở rộng đỉnh nhiễu xạ cƣờng độ đỉnh nhiễu xạ giảm Điều chứng tỏ kích thƣớc vật liệu giảm thời gian nghiền tăng Kết nhiễu xạ tia X cho thấy sau nghiền cấu trúc vật liệu không thay đổi 3.2 Kết chụp ảnh SEM Để xem xét ảnh hƣởng thời gian nghiền lên kích thƣớc hạt hình dạng hạt, mẫu LaNi4,55Ga0,45 đƣợc chọn làm đại diện để chụp ảnh SEM Các kết chụp ảnh SEM cho thấy hạt tƣơng đối đồng thời gian nghiền tăng kích thƣớc hạt vật liệu giảm Với thời gian nghiền kích thƣớc hạt khoảng 500 nm, sau 10 nghiền kích thƣớc hạt khoảng 300 nm, sau 15 nghiền kích thƣớc hạt khoảng 150 nm sau 20 nghiền kích thƣớc hạt giảm xuống cỡ 40 - 50 nm, kết đƣợc thể Hình từ 3.5 đến 3.8 So sánh với kết phổ nhiễu xạ tia X ta thấy kết phù hợp Hình 3.5: Ảnh SEM mẫu LaNi5 (a) LaNi4,55Ga0,45 (b) sau nghiền Hình 3.6: Ảnh SEM mẫu LaNi5 (a) LaNi4,55Ga0,45 (b) sau 10 nghiền Hình 3.7: Ảnh SEM mẫu LaNi5 (a) LaNi4,55Ga0,45 (b) sau 15 nghiền Hình 3.8: Ảnh SEM mẫu LaNi5 (a) LaNi4,55Ga0,45 (b) sau 20 nghiền 3.3 Các kết đo điện hoá 3.3.1 Kết đo phổ tổng trở Hiệu suất pin nạp lại Ni-MH đƣợc điều chỉnh chủ yếu chế động học trình chuyển điện tích bề mặt vật liệu nhƣ chuyển khối lƣợng hyđrô vào khối vật liệu điện cực âm MH Phổ tổng trở phƣơng pháp hiệu nghiên cứu tính chất vật liệu điện cực Phép đo phổ tổng trở đƣợc thực mẫu với phân cực E = -1,1 V (V/SCE) với điện áp xoay chiều hình sin có biên độ mV tần số khác phạm vi từ MHz tới mHz Các thí nghiệm đƣợc tiến hành hệ thống tự động AUTOLAB đƣợc điều khiển xử lý kết mạch tƣơng đƣơng phần mềm FRA 3.3.2 Phổ tổng trở mẫu dạng thô Đƣờng cong Nyquist mẫu LaNi5-xGax (x = 0,15; 0,25; 0,35; 0,45) dạng nghiền thô (50 m) phân cực – 1,1 V đƣợc thể Hình 3.9 Hình 3.9: Đường cong Nyquist mẫu LaNi5-xGax E= -1,1 V Từ hình vẽ cho thấy đặc trƣng tổng trở mẫu LaNi5-xGax (x = 0,15; 0,25; 0,35; 0,45) có dạng tƣơng tự nhƣ mẫu LaNi5 Đƣờng cong Nyquist mẫu gồm hình bán nguyệt có bán kính lớn dần lên nồng độ Ga tăng Trong phổ tổng trở điện cực âm MH, tần số cao, phổ tổng trở đƣợc xác định điện trở dung dịch điện ly Rs tần số thấp, tổng trở đƣợc xác định tổng điện trở dung dịch điện ly điện trở chuyển dời điện tích Rct Cả hai giới hạn dịch chuyển phía pha 0o Bán kính đƣờng cong bán nguyệt liên quan đến điện trở chuyển điện tích Điều có nghĩa trình chuyển điện tích dễ dàng bán kính đƣờng bán nguyệt nhỏ Từ Hình 3.10 thấy rõ ràng điện trở chuyển điện tích tăng nồng độ Ga tăng Để thấy rõ ảnh hƣởng thay nguyên tố Ga cho Ni lên phổ tổng trở điện cực hợp kim LaNi5-xGax, tính toán điện trở chuyển điện tích Rct điện dung lớp kép Cdl điện cực phần mềm FRA sử dụng phƣơng pháp mạch tƣơng đƣơng Hình 3.10: Sự phụ thuộc điện trở chuyển điện tích Rct vào hàm lượng thay Ga cho Ni Hình 3.11: Sự phụ thuộc điện dung lớp kép Cdl vào hàm lượng thay Ga cho Ni Từ Hình 3.10 3.11 ta thấy: điện phân cực E = -1,1 V cho tất mẫu, thành phần Ga thay cho Ni tăng, Rct tăng ngƣợc lại Cdl giảm Điều làm cho việc chuyển điện tích trở nên khó khăn Ngoài ra, sụt giảm Cdl cho thấy mật độ ion dẫn điện lớp kép giảm, dẫn đến khả trao đổi điện tích biên pha bề mặt điện cực giảm Ga pha tạp làm cho trở kháng vật liệu tăng lên, nhƣng thời gian sống pin lại đƣợc tăng lên, đủ để sử dụng làm điện cực âm cho pin sạc Ni-MH Mặt khác, điện trở suất Ga (270 nΩ.m) lớn Ni (69,3 nΩ.m) nên pha tạp Ga vào vật liệu gốc LaNi5 làm cho tổng trở vật liệu tăng lên 3.3.3 Ảnh hƣởng thời gian nghiền lên phổ tổng trở Từ đƣờng cong Nyquist Hình 3.12 – 3.16 cho thấy, dạng phổ tổng trở hợp chất trƣớc sau nghiền có dạng giống có dạng phổ tổng trở giống nhƣ mẫu LaNi5 nghiên cứu trƣớc Các đƣờng bán nguyệt phổ tổng trở nhỏ độ phân cực tăng Điều cho thấy đặc tính dẫn LaNi5 LaNi4.55Ga0.45 trƣớc sau nghiền thay đổi giống nhƣ LaNi5 dạng bột nghiền thô 50 m Với thời gian nghiền tăng giá trị tổng trở giảm Hình 3.12: Đường cong Nyquist mẫu LaNi4.55Ga0.45 với thời gian nghiền Hình 3.13: Đường cong Nyquist mẫu LaNi4.55Ga0.45 với thời gian nghiền Hình 3.14: Đường cong Nyquist mẫu LaNi4.55Ga0.45 với thời gian nghiền 10 Hình 3.15: Đường cong Nyquist mẫu LaNi4.55Ga0.45 với thời gian nghiền 15 Hình 3.16: Đường cong Nyquist mẫu LaNi4.55Ga0.45 với thời gian nghiền 20 Sử dụng phƣơng pháp mạch điện tƣơng đƣơng phần mềm FRA xác định thông số Rct Cdl vật liệu điện cực để thấy rõ ảnh hƣởng kích thƣớc hạt lên phổ tổng trở vật liệu điện cực Các kết đƣợc thể Hình 3.17 3.18 Hình 3.17: Sự phụ thuộc điện trở chuyển điện tích mẫu theo thời gian nghiền Hình 3.18: Sự phụ thuộc điện dung lớp điện tích kép mẫu theo thời gian nghiền Từ Hình 3.17 3.18 cho thấy rằng: hợp chất sau nghiền có điện trở chuyển điện tích nhỏ so với vật liệu chƣa nghiền, đồng thời điện dung lớp điện tích kép lớn Điều chứng tỏ, sau nghiền khả tiếp xúc hay diện tích tiếp xúc hạt lớn nhiều so với chƣa nghiền làm cho khả dẫn điện, chuyển điện tích dễ dàng Bên cạnh đó, tăng lên Cdl chứng tỏ sau nghiền bề mặt hoạt hoá hạt tốt hơn, tăng lên Cdl cho thấy mật độ ion dẫn lớp điện tích kép lớn, dẫn đến khả trao đổi điện tích biên pha dung dịch điện ly bề mặt điện cực đƣợc thực dễ dàng Nói cách khác, trình phóng nạp điện cực xảy tốt Điều hoàn toàn phù hợp với nghiên cứu trƣớc tính chất điện hóa vật liệu điện cực âm dùng pin nạp lại Ni-MH Khi thời gian nghiền tăng kích thƣớc hạt vật liệu giảm làm tăng bề mặt tiếp xúc gi ữa vật liệu dung dịch điện ly làm cho dung lƣợng thực tế pin tăng lên Ngoài ra, kích thƣớc hạt giảm thông số khác pin đƣợc cải thiện KẾT LUẬN Trong trình thực luận văn này, học hỏi thực nhiều phƣơng pháp nghiên cứu khác nhau, tiếp cận đƣợc bƣớc nghiên cứu đặc trƣng tính chất loại pin Ni-MH thông dụng Các kết thu đƣợc đƣợc tóm tắt nhƣ sau: Đã chế tạo thành công hệ mẫu đơn pha LaNi5-xGax phƣơng pháp nóng chảy hồ quang với x = 0,1 ÷ 0,5 Đã nghiền thành công mẫu LaNi5-xGax phƣơng pháp nghiền học đến kích thƣớc 40 – 50 nm Đã chứng tỏ đƣợc nồng độ Ga pha tạp tăng làm cho điện trở chuyển điện tích Rct tăng từ 31 Ω/g đến 110 Ω/g ngƣợc lại điện dung lớp điện tích kép Cdl giảm từ 34 µF/g xuống 12 µF/g, khiến trở kháng vật liệu tăng lên Tuy nhiên, thời gian sống pin lại đƣợc kéo dài, đủ để sử dụng làm điện cực âm cho pin nạp lại Ni-MH Đã chứng tỏ đƣợc thời gian nghiền tăng kích thƣớc hạt vật liệu giảm làm điện trở chuyển điện tích Rct giảm từ 110Ω/g xuống 30Ω/g, nghĩa khả dẫn điện, chuyển điện tích điện cực dễ dàng Bên cạnh đó, tăng lên điện dung lớp điện tích kép Cdl từ 12µF/g đến 70µF/g chứng tỏ sau trình phóng nạp điện cực xảy tốt Điều cho thấy, tăng thời gian nghiền, hiệu suất dung lƣợng pin tăng lên đáng kể Nhƣ kết luận văn cho thấy việc pha tạp Ga áp dụng phƣơng pháp nghiền vật liệu tới độ hạt submicro chế tạo đƣợc loại pin Ni–MH có dung lƣợng cao thời gian sống kéo dài TÀI LIỆU THAM KHẢO Đàm Nhân Bá (2011), Ảnh hưởng nguyên tố pha tạp lên đặc trưng từ điện hóa vật liệu sở LaNi5 Mg2Ni, Luận án tiến sĩ ITIMS Đức, N.H (2003), Vật liệu liên kim loại, Nhà xuất Đại học Quốc Gia Hà Nội An, X H., Pan, Y B., Luo, Q., Zhang, X., Zhang, J Y., & Li, Q (2010) Application of a new kinetic model for the hydriding kinetics of LaNi5-xAlx (0≤x≤1.0) alloys, Journal of Alloys and Compounds, 506(1), pp 63–69 Conway, B E, White, R E., Plenum, K., York, N., & Lasia, A (2002) A Lasia , “ Applications of the Electrochemical Impedance Spectroscopy to Hydrogen Adsorption , Evolution and Absorption into Metals ”, Modern Aspects of Electrochemistry , Applications of Electrochemical Impedance Spectroscopy to Hydrogen Adsorption , 35, pp.1–49 Conway, B.E., & Jerkiewicz, G (1993), Thermodynamic and electrode kinetic factors in cathodic hydrogen sorption into metals and its relationship to hydrogen adsorption and poisoning Journal of Electroanalytical Chemistry, 357(1-2), pp 47–66 Cuevas, F., Joubert, J.-M., Latroche, M., & Percheron-Guégan, a (2001), Intermetallic compounds as negative electrodes of Ni/MH batteries, Applied Physics A Materials Science & Processing, 72(2), pp 225–238 Hongmei, J., Guoxun, L., Chuanhua, Z., & Ruikun, W (1999), Factors affecting the characteristics of the negative electrodes for nickel-metal hydride batteries Journal of Power Sources, 77(2), pp 123–126 ... - Nguyễn Thị Lƣơng ẢNH HƢỞNG CỦA Ga VÀ THỜI GIAN NGHIỀN LÊN PHỔ HÓA TỔNG TRỞ CỦA LaNi5 Chuyên ngành: Vật lý nhiệt Mã số : LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:... chụp ảnh SEM 40 3.3 Các kết đo điện hoá 43 3.3.1 Kết đo phổ tổng trở .43 3.3.2 Phổ tổng trở mẫu dạng thô 43 3.3.3 Ảnh hưởng thời gian nghiền lên phổ tổng trở ... ngành vật lý nhiệt, lựa chọn đề tài: “ Ảnh hưởng Ga thời gian nghiền lên phổ hóa tổng trở LaNi5 ” Bản luận văn gồm nội dung sau : - Phần mở đầu - Chƣơng 1: Tổng quan - Chƣơng 2: Các phƣơng pháp