HỢP KIM LaNi5 ỨNG DỤNG TRONG ĂCQUY Ni-MH
1.2.2. Khả năng hấp thụ thuận nghịch hyđrụ
Sự hấp thụ hyđrụ của hợp kim LaNi5 từ pha khớ hay từ phản ứng điện húa diễn ra tương tự nhau, được mụ tả trờn hỡnh 1.9. Cơ chế hấp thụ hyđrụ từ pha khớ diễn ra theo hai bước, khi tiếp xỳc với hợp kim LaNi5 cỏc phõn tử hyđrụ hấp phụ lờn bề mặt vật liệu (H2s) phõn ly thành hai nguyờn tử hyđrụ hấp phụ Had (hỡnh 1.9.a). Tiếp theo nguyờn tử Had khuếch tỏn đi sõu vào tinh thể hợp kim và chuyển sang trạng thỏi hấp thụ Hab hỡnh thành hợp chất hyđrua.
(a)
(b)
Hỡnh 1.9. Sự hỡnh thành hyđrua từ pha khớ (a) và từ phản ứng điện húa (b) [77]
Hấp thụ hyđrụ từ phản ứng điện húa như sơ đồ hỡnh 1.9.b. Phản ứng tạo thành hyđrua diễn ra theo nhiều giai đoạn như sau:
1. Vận chuyển chất phản ứng, H2O, từ trong dung dịch điện li đến bề mặt điện cực là hợp kim LaNi5 (được kớ hiệu là M)
M + H2Ob M(H2O)s (1.12)
2. Quỏ trỡnh trao đổi điện tớch tạo thành hyđrụ hấp phụ Had diễn ra trờn bề mặt điện cực. ka M(H2O)s + e- MHad+ OH-(s) (1.13) kc Trong đú ka và kc là hằng số tốc độ của phản ứng. Hợp kim LaNi5 Dung dịch KOH H2O + e OH- + Had Khuếch tỏn Hab Khuếch tỏn Hợp kim LaNi5 Khớ hyđrụ H2 2Had 2Hab
3. Nguyờn tử Had khuếch tỏn vào khối (hạt) hợp kim LaNi5 thành dạng hyđrụ hấp thụ (Hab) và hỡnh thành hợp chất hyđrua MH.
MHad MHab MH (1.14) 4. Khuếch tỏn vận chuyển ion OH- vào dung dịch điện ly.
OH-(s) OH-(b) (1.15)
5. Tựy thuộc vào thành phần hợp kim và nồng độ hyđrụ trong hợp kim mà cú sự hỡnh thành và chuyển pha hyđrua.
MH () MH () (1.16)
6. Hai nguyờn tử Had cú thể kết hợp với nhau tạo thành khớ hyđrụ thoỏt ra trờn bề mặt điện cực (bề mặt hạt hợp kim).
2MHad H2(g) + 2M (1.17)
Tốc độ phản ứng điện hoỏ tạo thành hyđrua phụ thuộc vào giai đoạn chậm nhất trong cỏc bước từ 1 đến 5 trờn đõy. Quỏ trỡnh 6 là một phản ứng phụ khụng mong muốn, tiờu tốn năng lượng, tạo ỏp suất cao dẫn đến phỏ huỷ vật liệu. Khi phản ứng bị khống chế bởi khuếch tỏn, cỏc giai đoạn 1, 3, 4, 5 xảy ra với tốc độ chậm. Sự khuếch tỏn H2O từ dung dịch tới bề mặt điện cực và OH- vào trong dung dịch cú thể điều chỉnh bằng cỏch tăng lượng nước trong dung dịch điện ly. Ngược lại, sự khuếch tỏn Had vào khối hợp kim xảy ra rất chậm, bước 3, 5, gõy ra sự trễ, do đú ảnh hưởng tới tốc độ phúng nạp của điện cực. Sự khuếch tỏn chậm này làm cho quỏ trỡnh 6 cú cơ hội xảy ra. Cú thể tăng tốc độ khuếch tỏn bằng cỏch giảm kớch thước hạt, tăng diện tớch bề mặt của vật liệu điện cực, khi đú dung lượng hấp thụ hyđrụ của vật liệu cũng được tăng lờn, đõy là một trong cỏc mục tiờu nghiờn cứu của đề tài.
