3. Ống cao su; 4 Khóa K; 5 Ống thủy tinh có khắc vạch đo; 6 Ống dây nhựa trong; 7 Bình đựng nƣớc.
3.1.4. Cấu trúc vật liệu
kim sau khi phóng và nạp trong dung dịch H2SO4 có và khơng có phụ gia PVK ở các nồng độ khác nhau.
Hình 3.31. Ảnh SEM của hợp kin Pb- 3%Sb sau 10 phút phóng trong dung dịch H2SO4 khơng có PVK (a) và có PVK với nồng độ là 200 μL/L (b) và 280 μL/L (c). a c b a b c
Hình 3.32. Ảnh SEM của hợp kim Pb- 3%Sb sau 10 phút nạp trong dung dịch H2SO4 khơng có PVK (a) và có PVK với nồng độ là 200μL/L (b) và 240 μL/L (c).
Trong suốt q trình phóng điện, sự oxy hóa của Pb thành PbSO4 xảy ra trên bề mặt hợp kim theo phƣơng trình phản ứng (1.2). Nhƣ đƣợc chỉ ra từ
hình 3.31, các tinh thể PbSO4 đã hình thành trên bề mặt điện cực hợp kim chì
khi có phụ gia PVK có kích thƣớc nhỏ hơn, mịn hơn. Sự thay đổi hình thái cấu trúc tƣơng tự cũng đƣợc ghi nhận sau khi nạp (hình 3.32). Các tinh thể đƣợc hình thành với cấu trúc nhƣ vậy sẽ làm tăng sự khử của PbSO4, giảm sunphat hóa và tăng tính thuận nghịch của phản ứng điện cực [44]. Sự thay đổi hình thái cấu trúc bề mặt vật liệu dƣờng nhƣ là do phụ gia PVK đã hấp phụ lên bề mặt điện cực, định hƣớng sự kết tinh và vì thế thay đổi cấu trúc tinh thể đƣợc hình thành trên bề mặt điện cực.
Hình 3.33 cho thấy ảnh SEM bề mặt của vật liệu hoạt động dƣơng cực sau
20 chu k quét thế tuần hoàn (khoảng quét thế 1,14 V đến 2,5 V (Ag/AgCl) trong dung dịch H2SO4 (d= 1,275 g/cm3) khơng có và có mặt phụ gia NLS với các nồng độ khác nhau. Trong các chu k quét thế tuần hồn, sự chuyển hóa qua lại giữa PbO2 và PbSO4 xảy ra trên bề mặt của điện cực dƣơng theo phƣơng trình (1.4). Nhƣ đƣợc thấy từ hình 3.33, các tinh thể PbSO4 và PbO2 hình thành trên bề mặt vật liệu hoạt động dƣơng cực trong dung dịch có mặt phụ gia NLS có kích thƣớc nhỏ hơn, đồng đều và xốp hơn. Tác động này phù hợp với những kết quả đƣợc công bởi M. Matrakova cùng cộng sự [87]. Tại nồng độ phụ gia 150 mg/L, vật liệu hoạt động điện cực có kích thƣớc nhỏ và đồng đều nhất. Dƣờng nhƣ phụ gia NLS đã hấp phụ lên bề mặt điện cực và làm thay đổi hình thái cấu trúc của các tinh thể đƣợc hình thành trên bề mặt điện cực. Từ đó cải thiện đƣợc hiệu quả sử dụng vật liệu nhƣ đã cho thấy ở phần nghiên cứu về tác động của phụ gia lên sự chuyển hóa các chất hoạt động điện cực.
Hình 3.34 và hình 3.35 cho thấy ảnh SEM của bề mặt vật liệu hoạt động
dƣơng cực và âm cực sau khi quét thế tuần hoàn 10 chu k tƣơng ứng tại khoảng điện thế -0,9 đến -0,2V và từ 1,14 đến 2,5 V (Ag/AgCl) trong dung
Hình 3.33. Ảnh SEM của vật liệu hoạt động dƣơng cực sau 20 chu k CV trong dung dịch H2SO4 khơng có NLS (a) và có NLS với nồng độ 10 mg.L-1
(b), 50 mg.L-1 (c), 150 mg.L-1 (d), 200 mg.L-1 (e), 250 mg.L-1 (f).
a b
c d
dịch H2SO4 (d= 1,275 g/cm3) có và khơng có phụ gia p-DM B ở các nồng độ khác nhau.
Trong suốt q trình phóng điện, sự chuyển hóa qua lại của PbO2 thành PbSO4 xảy ra trên bề mặt vật liệu hoạt động cực dƣơng theo phƣơng trình phản ứng (1.4). Nhƣ đƣợc chỉ ra từ hình 3.34, các tinh thể PbSO4 đã hình
Hình 3.34. Ảnh Sem của vật liệu hoạt động dƣơng cực sau 10 chu k quét
thế (khoảng điện 1,14 V – 2,5 V đối với Ag/AgCl) trong dung dịch H2SO4
khơng có và có phụ gia p-DM B với các nồng độ khác nhau.
Không phụ gia p-DMAB 10mg.L-1
p-DMAB 50mg.L-1 p-DMAB 80mg.L-1
thành trên bề mặt điện cực dƣơng trong sự có mặt của phụ gia p-DMAB có kích thƣớc nhỏ hơn và xốp hơn.
Một hành vi tƣơng tự cũng đƣợc ghi nhận trên bề mặt vật liệu hoạt động cực âm nhƣ cho thấy trong hình 3.35. Rõ ràng là phụ gia p-DM B đã hấp
phụ lên bề mặt điện cực và vì thế thay đổi cấu trúc tinh thể đƣợc hình thành
h .35. h em của ậ i h ạ ộ g âm cực a ch q h (khoả g i n -0,9 V – -0,2 V i v i Ag/AgCl) g d g d ch 2SO4 h g (khoả g i n -0,9 V – -0,2 V i v i Ag/AgCl) g d g d ch 2SO4 h g
có có hụ gia -D AB i c c g ộ h c ha
Không phụ gia p-DMAB 10mg.L-1
p-DMAB 50mg.L-1 p-DMAB 80mg.L-1
trên đó trong các q trình phản ứng oxy hóa/khử của các vật liệu hoạt động điện cực. Có thể nhận thấy rằng, việc thêm vào của p-DM B đã làm thay đổi hình thái học của vật liệu hoạt động điện cực, làm cho các tinh thể của vật liệu hoạt động trở nên nhỏ hơn, cấu trúc xốp hơn. Hệ quả là, các quá trình oxy hóa/khử trên các vật liệu hoạt động điện cực đƣợc cải thiện đáng kể nhƣ đã trình bày ở trên.