Thời gian (giây) 1,5 m
6.2.2.Ảnh hưởng của điện thế phõn cực đến hệ số khuếch tỏn
Ảnh hưởng của độ phõn cực, điện thế phúng điện, đến khuếch tỏn H được nghiờn cứu đối với mẫu cú kớch thước hạt 200 nm. Đường cong phúng điện dạng logi – t và đường làm khớp tuyến tớnh của mẫu điện cực tại cỏc điện thế khỏc nhau được thể hiện trờn hỡnh 6.13, kết quả tớnh toỏn được trỡnh bày trong bảng 6.2. 0 100 200 300 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9
Thời gian (giây)
log(i(mA/g))
E=-0,975 V E=-0,950 V E=-0,950 V
Equation y = a + b*x Adj. R-Square 0.99562
Value Standard Error E0975 Intercept 2.77819 2.5748E-4 E0975 Slope -0.00103 1.36201E-6
Equation y = a + b*x Adj. R-Square 0.99793
Value Standard Error E0950 Intercept 2.8252 2.49227E-4 E0950 Slope -0.00145 1.3197E-6
a 0 100 200 300 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9
Thời gian (giây)
log(i(mA /g )) E =-0,925 V E =-0,900 V E =-0,875 V Equation y = a + b*x Adj. R-Square 0.99961
Value Standard Error
E0925 Intercept 2.88875 1.64296E-4
E0925 Slope -0.00198 8.24159E-7
Equation y = a + b* Adj. R-Square 0.9996
Value Standard Error E0900 Intercept 2.94968 2.14648E-4 E0900 Slope -0.00252 1.07551E-6
Equation y = a + b*x Adj. R-Square 0.99762
Value Standard Error E0875 Intercept 2.99391 6.16465E-4 E0875 Slope -0.00299 3.10415E-6
b
Hỡnh 6.13. Đường cong phúng điện dạng logi – t của điện cực LaNi3,8Co0,5Mn0,4Al0,3 với kớch thước hạt 200 nm tại cỏc điện thế (a) -0,975 V và -0,950 V, (b) -0,925V; -0,90V và -0,875V
Bảng 6.2. Hệ số b, R và D của điện cực LaNi3,8Co0,5Mn0,4Al0,3
kớch thước hạt 200 nm tại cỏc điện thế phõn cực khỏc nhau
Điện thế (V/SCE) b (s -1 ) D (cm2s-1) R -0,975 -1.03.10-3 2,41.10-14 0,9956 -0,950 -1,45.10-3 3,39.10-14 0,9979 -0,925 -1,98.10-3 4,62.10-14 0,9996 -0,900 -2,52.10-3 5,89.10-14 0,9996 -0,875 -2,99.10-3 6,98.10-14 0,9976
Theo kết quả tớnh toỏn được trỡnh bày trong bảng 6.2, khuếch tỏn của H bị ảnh hưởng bởi độ phõn cực. Hệ số khuếch tỏn D tăng khoảng gần 3 lần khi điện thế ỏp đặt tăng từ -0,975 V lờn -0,875 V. Điều này cú thể được giải thớch là trong khoảng 100 giõy đầu tiờn, dũng phúng tăng khi tăng điện thế ỏp đặt, do vậy dung lượng bị tiờu hao trong quỏ trỡnh này khụng giống nhau. Như vậy, tại thời điểm sau 100 giõy đầu tiờn cú thể coi mẫu ở cỏc trạng thỏi phúng điện khỏc nhau, điện thế càng cao thỡ trạng thỏi phúng điện của nú sau 100 giõy đầu tiờn càng sõu, hệ số khuếch tỏn càng lớn. Điều này cũng phự hợp với cụng bố của Chiaki Iwakura và cộng sự [49].
Hệ số khuếch tỏn của hyđrụ trong hợp kim gốc LaNi5 đó được nghiờn cứu bằng phương phỏp phúng điện tại điện thế khụng đổi. Kớch thước hạt và điện thế ỏp đặt cú ảnh hưởng tới giỏ trị của hệ số khuếch tỏn. Tại cựng một điện thế phúng điện, khi giảm kớch thước hạt hợp kim thỡ hệ số khuếch tỏn tăng đến giỏ trị cực đại, 6,77.10-13 cm2s-1, với hợp kim cú kớch thước hạt 1,0 àm, sau đú giảm. Khi tăng điện thế phõn cực giỏ trị hệ số khuếch tỏn tăng lờn.
6.3. Kết luận chương 6
Ảnh hưởng của kớch thước hạt hợp kim gốc LaNi5 đến khả năng phúng nạp của điện cực đó được nghiờn cứu thụng qua hai thụng số là dung lượng riờng và khuếch tỏn hyđrụ, kết quả như sau.
1. Dung lượng riờng của hợp kim LaNi3,8Co0,5Mn0,4Al0,3 đạt được từ 110 mAh/g đến xấp xỉ 190 mAh/g. Khi giảm kớch thước hạt đó làm tăng dung lượng riờng của hợp kim. Dung lượng riờng của hợp kim đạt cao nhất khi kớch thước hạt giảm đến 600 nm.
2. Hệ số khuếch tỏn của hyđrụ cú giỏ trị từ 6,77.10-13 cm2s-1 đến 5,86.10-14 cm2s-1 khi kớch thước hạt hợp kim thay đổi từ 1,5 μm đến 200 nm. Hợp kim cú kớch thước hạt 1 μm cho hệ số khuếch tỏn hyđrụ cao nhất.
KẾT LUẬN
Từ cỏc kết quả nghiờn cứu đó được trỡnh bày trờn đõy cho phộp chỳng tụi đưa ra những kết luận và đúng gúp mới của luận ỏn như sau:
1. Đó xỏc định được quy trỡnh nấu luyện hợp kim LaNi4,3-xCoxMn0,4Al0,3 để đạt được thành phần húa học tốt nhất với cỏc điều kiện.
- Cõn dư 1% lantan, từ 5% đến 7% mangan so với cụng thức húa học. - Quỏ trỡnh nấu hợp kim chia thành hai giai đoạn.
2. Đó xỏc định được thời gian, tốc độ và thiết bị nghiền cơ phự hợp để chế tạo hợp kim LaNi4,3-xCoxMn0,4Al0,3 cú kớch thước hạt định sẵn.
3. Đó chế tạo được hợp kim bột LaNi4,3-xCoxMn0,4Al0,3 cú kớch thước hạt từ 200 nm đến 1,5 àm bằng phương phỏp nấu luyện hồ quang và nghiền cơ. Hợp kim chế tạo được cú thành phần hợp thức, cú cấu trỳc tinh thể.
4. Coban cú tỏc dụng kỡm hóm quỏ trỡnh ăn mũn hợp kim LaNi4,3- xCoxMn0,4Al0,3 trong dung dịch KOH 6M. Bột hợp kim LaNi3,8Co0,5Mn0,4Al0,3
kớch thước hạt 800 nm ổn định sau 5 giờ ngõm trong dung dịch KOH 6M, sau 48 giờ ngõm đó xuất hiện cỏc vạch nhiễu xạ của tinh thể La(OH)3.
5. Cỏc thụng số điện húa liờn quan đến yếu tố bề mặt điện cực đạt đến giỏ trị tốt nhất khi kớch thước hạt hợp kim nằm trong khoảng từ 600 nm đến 800 nm.
- Tốc độ hoạt húa của điện cực tăng lờn khi giảm kớch thước hạt, hợp kim cú kớch thước hạt 600 nm dễ dàng hoạt húa nhất.
- Khi giảm kớch thước hạt đó làm tăng i0, tăng hiệu suất hoạt húa, giảm Rp, giảm ‘E0’, hợp kim với kớch thước hạt 600 nm cú cỏc thụng số thuận lợi nhất.
- Rct đạt cực tiểu với mẫu cú kớch thước hạt 800 nm, Qs và Cdl tăng đến giỏ trị cực đại khi kớch thước hạt giảm đến 600 nm.
thước hạt, đạt cực đại khi kớch thước hạt hợp kim bằng hoặc nhỏ hơn 600 nm. Hệ số khuếch tỏn của hyđrụ đạt cực đại với hợp kim cú kớch thước hạt 1μm.
7. Tổng hợp cỏc kết quả chế tạo vật liệu và nghiờn cứu điện húa trờn đõy cho thấy kớch thước hạt hợp kim trong khoảng 600 nm ữ 1000 nm thớch hợp để chế tạo điện cực õm cho ắc quy Ni-MH.
1.Uụng Văn Vỹ, Đỗ Trà Hương, Lờ Xuõn Quế, “Nghiờn cứu hiện tượng ăn
mũn điện hoỏ LaNi5 trong dung dịch KOH tại điện thế Eo trước khi phúng nạp”, Tuyển tập Cụng trỡnh Khoa học Hội nghị ăn mũn và bảo vệ kim loại toàn quốc lần thứ 2 “Ăn mũn và bảo vệ kim loại với hội nhập kinh tế”, Đà Nẵng 04/2007, Tr. 94-98.
2.Lờ Xuõn Quế, Đỗ Trà Hương, Uụng Văn Vỹ, Bựi Minh Quý, “Phỏt triển ăc
qui NiMH – một giải phỏp gúp phần phỏt triển năng lượng tỏi tạo và tiết kiệm điện”, The first international conference SED-2008: Sustainable energy development, Natural Science and Technology Publishing House, (2008), Tr. 435-440.
3.Uụng Văn Vỹ, Phạm Thị Phượng, Nguyễn Văn Tớch, Lờ Xuõn Quế, “Nghiờn
cứu ăn mũn vật liệu nanụ gốc LaNi5 trong mụi trường KOH”, Tạp chớ Húa học, 46 (6), 2008, Tr. 718-722.
4.Bựi Minh Quớ, Uụng Văn Vỹ, Đỗ Trà Hương, Tụ Thị Hũa, Lờ Xuõn Quế,
“Nghiờn cứu chế tạo vật liệu gốc LaNi5 bằng phương phỏp nấu chảy hồ quang”, Tạp chớ Khoa học và Cụng nghệ, Đại học Thỏi Nguyờn, 51(3), 2009, 72-76.
5. Uụng Văn Vỹ, Bựi Minh Quớ, Trần thị Hương, Đỗ Trà Hương, Lờ Xuõn Quế, “Khảo sỏt phõn bố kớch thước hạt của vật liệu gốc LaNi5 chế tạo bằng mỏy nghiền hành tinh”, Tạp chớ Khoa học và Cụng nghệ, Đại học Thỏi Nguyờn, 53(5), 2009, Tr. 76-80.
6.Le Xuan Que, Do Tra Huong, Uong Van Vy, Nguyen Anh Tien, “New
Aspect of Electrochemical Impedance Analyse concerning Co Effect on LaNi5 Based Ingot Electrodes”, КОНДЕНСИРОВАННЫЕ СРЕДЫ И
МЕЖФАЗНЫЕ ГРАНИЦЫ (Condensed matter and interfaces), Том 11, №
Hải, “Nghiờn cứu tớnh chất điện húa của vật liệu gốc LaNi5 kớch thước nanomet làm điện cực õm trong ắcquy Ni-MH”, Tạp chớ Húa học, 47(5A), 2009, Tr. 32-36.
8.Đỗ Trà Hương, Uụng Văn Vỹ, Lờ Xuõn Quế, “Nghiờn cứu tỏc động của tần số đến thụng số động học của vật liệu LaNi4,3-XCoXMn0,4Al0,3 bằng phương phỏp EIS”, Tạp chớ Húa học, 47 (5A), 2009, 49-54.
9.Uụng Văn Vỹ, Nguyễn Thị Hồng, Lờ Xuõn Quế, Nguyễn Văn Tớch, Đỗ Trà
Hương, “Nghiờn cứu hiệu ứng kớch thước nanụ đến hoạt húa điện húa điện cực õm gốc LaNi5”, Tuyển tập cỏc bỏo cỏo Hội nghị vật lý chất rắn và khoa
học vật liệu toàn quốc lần thứ 6, Đà Nẵng 8 – 10/11/2009, Nhà xuất bản Tự
nhiờn và Cụng nghệ, Tr. 816 – 819.
10. Uụng Văn Vỹ, Lờ Xuõn Quế, Tụ Thị Hũa, Trần Thị Hương, Nguyễn Văn Tớch, Đỗ Trà Hương, “Chế tạo vật liệu nanụ gốc LaNi5 bằng phương phỏp nấu chảy hồ quang và nghiền cơ”, Tuyển tập cỏc bỏo cỏo Hội nghị vật lý chất
rắn và khoa học vật liệu toàn quốc lần thứ 6, Đà Nẵng 8 – 10/11/2009, Nhà
xuất bản Tự nhiờn và Cụng nghệ, Tr. 1186 – 1189.
11. Uụng Văn Vỹ, Đỗ Trà Hương, Nguyễn Thị Nguyệt, Cao Thị Hải,Lờ Xuõn Quế, “Nghiờn cứu tớnh chất điện hoỏ của vật liệu LaNi3,8Co0,5Mn0,4Al0,3
nghiền cơ kớch thước nanụ”, Tạp chớ Khoa học và Cụng nghệ, 48(3A), 2010, Tr. 52 – 56.
12. Uụng Văn Vỹ, Đỗ Trà Hương, Lại Thị Ngọc Mai, Lờ Xuõn Quế, “Nghiờn cứu xỏc định hệ số khuếch tỏn của hyđrụ trong hợp kim gốc LaNi5 bằng phương phỏp phúng điện thế tĩnh”, Tạp chớ Húa học, T.49 (2ABC), 2011, Tr. 868 – 872.
13. Uụng Văn Vỹ, Lờ Xuõn Quế, “Nghiờn cứu tớnh chất oxy hoỏ khử coban trong mụi trường KOH”, Tuyển tập Cụng trỡnh Khoa học Hội nghị ăn mũn và
kinh tế”, Đà Nẵng 04/2007, pp 337-341.
14. Uụng Văn Vỹ, Lờ Xuõn Quế, “Đặc điểm điện hoỏ của Ni trong dung dịch
điện li ăcqui kiềm KOH”, Tuyển tập Cụng trỡnh Khoa học Hội nghị ăn mũn và bảo vệ kim loại toàn quốc lần thứ 2 “Ăn mũn và bảo vệ kim loại với hội nhập kinh tế”, Đà Nẵng 04/2007, 342-346.