Перейти до вмісту
Наукові вісті КПІ
ISSN 2617-5509 · e‑ISSN 2663-7472 Відкритий доступ · CC BY 4.0
Т. · № 1 · 2019 бер 6, 2019 статті

ЕЛЕКТРОХІМІЧНЕ ПОКРИТТЯ ПОРОШКОВОГО ЗАЛІЗА В ТЕРМОГАЛЬВАНІЧНИХ ЕЛЕМЕНТАХ

KP
Katherina D. Pershina Відповідальний Joint Department of Electrochemical Energy Systems, NAS of Ukraine, Ukraine Україна
AK
Alexandr V. Kravchenko Joint Department of Electrochemical Energy Systems, NAS of Ukraine, Ukraine Україна
IS
Ivan M. Shcherbatuik Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, Ukraine Україна
Опублікованобер 6, 2019
PDF
НВКПІ 1 ТОМ · 1
ТОМ · № 1 · 2019 Переглянути випуск

Анотація

Проблематика. Вплив кисню на електрохімічне формування поверхневих структур на частинках заліза недостатньо враховується в технології виробництва композитних електродів для термогальванічних джерел струму; розглядаються основні умови підвищення продуктивності. Мета дослідження. Мета роботи полягає в тому, щоб визначити електрохімічні умови формування оксидних шарів на поверхні композиційного електрода із залізного порошку за наявності кисню в нейтральних і основних середовищах. Методика реалізації. Для підвищення ефективності впливу кисню дослідження композитних електродів проводилося на відкритому повітрі та в інертній атмосфері, монтаж комірок із композитними електродами здійснювався на повітрі у двох варіантах: герметичному і перфорованому. Електрохімічні дослідження проводилися на електрохімічному модулі Autolab 30 PGSTAT301N Metrohm Autolab із використанням 3-електродних комірок. Мікротекстуру залізного порошку під час окисно-відновних реакцій досліджували з використанням скануючого електронного мікроскопа з високою роздільною здатністю Mira 3 FESEM Tescan USA Inc. на катоді з польовою емісією при SEM HV-10 кеВ і автоматичним вимірюванням на зображенні. Аналітичний режим скануючого мікроскопа використовувався для визначення розподілу компонентів поверхні та ступеня їх окиснення. Результати дослідження. Встановлено, що за низького парціального тиску кисню в діапазоні потенціалів від - 0,23­ до - 0,88 В поверхнева структура заліза має дві стадії організації: 1 – мозаїчна стадія із частковим покриттям поверхні заліза FeO і Fe 2 O 3 ; 2 – перетворення мозаїчної структури на структуру ядро–оболонка. За високого парціального тиску кисню і катодного потенціалу > - 0,88 В на поверхні структури частинок заліза утворилися товсті шари оксиду заліза. Таким чином, парціальний тиск кисню грає основну роль в електрохімічному формуванні наношарів на поверхні частинок заліза і реалізує термоелектрохімічну активність композитних електродів. Висновки. У ході дослідження було встановлено, що термоелектричні параметри електрода на основі порошкового заліза є функціями pH середовища і вмісту кисню. У нейтральному середовищі електроди втрачають здатність до оборотних процесів, необхідних для формування термогальванічних властивостей. Здатність порошкового залізо-композитного електрода до термогальванічного елемента формується в лужному середовищі.

Ключові слова

#Залізо #Вуглець #Композитний електрод #Кисень #Покриття #Електрохімічне формування

Посилання

  1. M. Abd Elhamid et al. , “Autocatalytic reduction of hematite with hydrogen under conditions of surface control: A vacancy-based mechanism”, J. Solid State Chem. , vol. 123, no. 2, pp. 249–254, 1996. doi: 10.1006/jssc.1996.0175
  2. J. Sanders and P. Gallagher, “Thermomagnetometric evidence of γ-Fe 2 O 3 as an intermediate in the oxidation of magnetite”, Thermochimica Acta , vol. 406, no. 1-2, pp. 241–243, 2003. doi: 10.1016/s0040-6031(03)00250-8
  3. R. Doyle and M. Lyons, “Kinetics and mechanistic aspects of the oxygen evolution reaction at hydrous iron oxide films in base”, J. Electrochem. Soc. , vol. 160, no. 2, pp. H142–H154, 2013. doi: 10.1149/2.015303jes
  4. J. Roberts et al. , “Solution voltammetry of 4 nm magnetite iron oxide nanoparticles”, J. Am. Chem. Soc. , vol. 136, no. 30, pp. 10783–10789, 2014. doi: 10.1021/ja505562p
  5. D. Chen et al. , “Polycrystalline iron oxide nanoparticles prepared by C-dot-mediated aggregation and reduction for supercapacitor application”, RSC Advances , vol. 6, no. 51, pp. 45023–45030, 2016. doi: 10.1039/c6ra05968f
  6. G. Cepriá et al. , “Identification of iron(III) oxides and hydroxy-oxides by voltammetry of immobilised microparticles”, Anal. Chim. Acta , vol. 477, no. 1, pp. 157–168, 2003. doi: 10.1016/s0003-2670(02)01371-5
  7. C. Bamford and R. Compton, Electrode Kinetics: Principles and Methodology . Amsterdam, Netherlands: Elsevier, 1986.
  8. R. McKerracher et al. , “A review of the iron-air secondary battery for energy storage”, ChemPlusChem , vol. 80, no. 2, pp. 323–335, 2014. doi: 10.1002/cplu.201402238
  9. H. Bülter et al. , “Electrochemical analysis of nanostructured iron oxides using cyclic voltammetry and scanning electrochemical microscopy”, Electrochimica Acta , vol. 222, pp. 1326–1334, 2016. doi: 10.1016/j.electacta.2016.11.108
  10. A. Bard et al. , Standard Potentials in Aqueous Solution . New York: Dekker, 1985.
  11. T. Grygar et al. , “Electrochemical dissolution of goethite by abrasive stripping voltammetry”, Collection of Czechoslovak Chemical Communications , vol. 60, no. 6, pp. 950–959, 1995. doi: 10.1135/cccc19950950
  12. T. Grygar, “The electrochemical dissolution of iron(III) and chromium(III) oxides and ferrites under conditions of abrasive stripping voltammetry”, J. Electroanal. Chem. , vol. 405, no. 1-2, pp. 117–125, 1996. doi: 10.1016/0022-0728(95)04404-3
  13. P. Birkin et al. , “Electrochemical reduction of oxygen on mesoporous platinum microelectrodes”, Chem. Commun. , no. 17, pp. 1693–1694, 2000. doi: 10.1039/b004468g
  14. A. Doménech et al. , “Electrochemical characterization of iron sites in ex-framework FeZSM-5”, J. Electroanal. Chem. , vol. 519, no. 1-2, pp. 72–84, 2002. doi: 10.1016/s0022-0728(01)00724-0
  15. T. Quickenden, “A review of power generation in aqueous thermogalvanic cells”, J. Electrochem. Soc. , vol. 142, no. 11, p. 3985, 1995. doi: 10.1149/1.2048446
§ 06 — Пов'язані

Схожі статті в цьому журналі

Пов'язані рецензовані дослідження, опубліковані в цьому журналі.
Усі випуски

ФОРМАЛІЗАЦІЯ РОЗРІДЖЕНОГО ANP З БІНАРНИМИ ПОРІВНЯННЯМИ НА ОСНОВІ ДАНИХ У КОЛІ ОДНОРІДНИХ КОМПОНЕНТІВ ДЛЯ ПРІОРИТИЗАЦІЇ РОЗПОДІЛУ РЕСУРСІВ

Вадим Романюк

Проблематика. Задачі розподілу обмежених ресурсів між взаємозалежними однорідними об’єктами виникають у багатьох прикладних сферах — зокрема, під час конкурсного…

#розподіл ресурсів #однорідні компоненти #взаємозалежності #аналітичний мережевий процес
10.20535/kpisn.2026.3.368158

РОЗРОБКА МЕТОДУ ФОРМАЛІЗАЦІЇ ДИНАМІЧНИХ ТЕПЛОВИХ ПОРТРЕТІВ ДЛЯ НАДІЙНОГО ВИЯВЛЕННЯ ЦІЛЕЙ

Степан Лис, Оксана Оборська

Проблематика. Автоматизовані системи спостереження з БпЛА стикаються з подвійним викликом: виявленням теплоконтрастних об'єктів у реальному часі та їх ідентифікацією в…

#тепловізійні системи #ідентифікація цілей #локалізація зони інтересу #динамічний тепловий портрет
10.20535/kpisn.2026.3.359114

МЕТОДИКА ФОРМУВАННЯ ІНФОРМАТИВНОГО ПРОСТОРУ ОЗНАК ТЕХНІЧНИХ ІНДИКАТОРІВ ФІНАНСОВИХ ПРОЦЕСІВ НА ОСНОВІ НЕЙРОМЕРЕЖЕВИХ МОДЕЛЕЙ

Роман Тертичний, Денис Чупрін, Петро Бідюк

Проблематика. Фінансові часові ряди характеризуються нелінійністю, нестаціонарністю та високим рівнем шуму, що суттєво ускладнює їх моделювання та прогнозування.…

#методика формування інформативного простору ознак #технічні індикатори #волатильність Паркінсона #нейронні мережі
10.20535/kpisn.2026.3.359610

Схожі статті

1-10 з 36

Ви також можете розпочати розширений пошук схожих статей для цієї статті.