II. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
1. Thực nghiệm
- Các phép đo điện hóa được thực hiện trên thiết bị đo điện hóa đa năng AUTOLAB 30 (Hà Lan). Hệ đo gồm 3 điện cực: Điện cực Bạc clorua được sử dụng làm điện cực so sánh, điện cực platin làm điện cực đổi. Tốc độ quét thế 10mV/s. Điện cực làm việc được chế tạo từ kẽm tinh khiết 99,99% (Hãng Laybon) với diện tích làm việc được khổng chế bằng lc m 2.
- Ảnh chụp SEM các mẫu vật liệu được chụp trên thiết bị HITACHI S4800 (Nhật).
- Các hóa chất sử dụng tinh khiết loai AR của Trung Quốc. 2. K ết q u ả và th ả o luận.
a)Ảnh h ư ở n g của các chất cho thêm tới quả th ế hidro trên điện cực kẽm tinh khiết.
Việc hạn chế thoát hidro là rất cần thiết trong cả hai dạng pin và ăcqui có chứa điện cực kẽm [2,3,6]. Quá thế thoát hidro là giá trị thế tại đó hidro bị thoát ra và điện cực phải chịu sự ăn mòn. Thủy ngân là một phụ gia quan trọng thường được sử dụng thêm vào để hạn chế sự thoát hidro trên điện cực. Bảng 1 là kết quả xác định quá thế thoát hidro trên điện cực kẽm tinh khiết được xác định nhờ phép đo phân cực catot (với tốc độ quét thế là 1 0mV/s) trong dung dịch KOH 2M. Thủy ngân được sử dụng được thêm vào ở hai dạng :
Dạng 1 : sử dụng H g2+ để xử lý bê mặt điện cực Zn. (Kí hiệu Z n (H g ))
Từ các số liệu trên bảngl ta thấy sự có mặt của thủy ngân làm tăng đáng kể quá thế thoát hidro trong quá trình điện cực làm việc, đặc biệt đối với trường hợp khi sử dụng muối thủy ngân để xử lí bề mặt điện cực kẽm trước khi đo.
Thủy ngân có tác dụng tốt làm tăng quá thế thoát hidro, làm bền điện cực tuy nhiên một nhược điểm lớn khi sử dụng chúng là gây ô nhiễm môi trường. Vì vậy, hiện nay xu hướng chung là tìm các chất phụ gia có tác dụng tương tự và thân thiện với môi trường.
Bảng 1. Ảnh hưởng của sự có mặt thủy ngân đến quả thế thoát hidro của điện cực kẽm trong dung dịch KOH.
TT Trường hợp Quá thế hidro (V)
1 Điện cực Zn(Hg) trong dung dịch KOH -2 , 0 0 2 Điện cực Zn trong dung dịch KOH(Hg) -1,87
3 Điện cực Zn trong dung dịch KOH -1,83
Nhằm tìm hiểu các chất có thể thay thế cho thủy ngân, trong đề tài này chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của một số chất cho thêm là : axit citric (AC), axit photphoric (AP), axit tactaric (AT), EDTA, poly etylenglycon (PE) tới hoạt động điện hóa của điện cực kẽm. Các chất cho thêm được sử dụng với nồng độ 10g/I. Các đường cong phân cực catot điện cực kẽm tinh khiết trong môi trường KOH có sử dụng các chất cho thêm được biểu diễn trên hình 1.
Các đường cong phân cực trên hình 1 cho thấy sự có mặt của các chất cho thêm có ảnh hưởng đáng kể đến quá thế thoát hidro của điện cực. Thứ tự khả năng ngăn cản quá trình thoát hidro của các chất thêm vào sử dụng được xếp theo trật tự sau: EDTA> Axit phôtphoric ~ Axit tactaric > Poly etylenglycon > Axit citric.
Các chất cho thêm làm hạn chế quá trình thoát hidro được giải thích
là do khả năng hấp phụ các phân tử của chúng lên bề mặt của điện cực. Các phân tử hấp phụ này sẽ khóa một số vị trí hoạt động trên bề m ặt của điện cực do đó làm chậm quá
-1.95 -1.90 -1.85 -1.80 -1.75
E/V
H ình 1. Đường cong phân cực catot điện cực kẽm trong dung dịch KOH 2M cỏ mặt các chất cho thêm với nòng độ Ỉ0g/Ỉ.
trình thoát hidro trên điện cực[l,3]. Tuy nhiên, cũng không thể loại trừ khả năng tạo phức của các chất cho thêm được sử dụng với hàm lượng khá cao (1 0g/l) với ion kẽm làm chậm quá trình khử ion kẽm thành kẽm kim loại dẫn đến làm tăng quá thế hidro. Cơ chế của quá trình này cần được tiếp tục nghiên cứu.
b) Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất cho thêm sử dụng đến tính chấtđiện hóa của điện cực.m m •