ارزیابی تأثیر زمان سینترینگ بر تغییرات ریزساختاری و رفتار الکتروشیمیایی الکترودهای نقره در محیط پیل‌های روی - نقره

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مربی، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد دزفول، دانشگاه آزاد اسلامی، دزفول، ایران

2 کارشناس، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد دزفول، دانشگاه آزاد اسلامی، دزفول، ایران

3 استاد، گروه مواد و متالورژی، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران

چکیده

در این پژوهش، اثر پارامتر زمان سینترینگ بر تغییرات ریزساختاری و رفتار الکتروشیمیایی الکترودهای نقره در محیط پیل‌های روی - اکسید نقره مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، ابتدا چهار الکترود نقره (صفحه مثبت) با ترکیب 95 درصد وزنی اکسید نقره، 9/4 درصد وزنی پودر کربن و 1/0 درصد وزنی رزین به روش متالورژی پودر تهیه گردید. سپس هر چهار الکترود اکسید نقره در زمان‌های 5، 10، 15 و 20 دقیقه در دمای 500 درجه سلسیوس تحت عملیات سینترینگ قرار گرفتند. برای بررسی مقاومت پلاریزاسیون الکترودها از روش‌های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی در محلول 4/1 درصد وزنی هیدروکسید پتاسیم استفاده شد. برای بررسی ریزساختار الکترودها و آنالیز نقطه‌ای آنها  از میکروسکوپ الکترونی روبشی و طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDX) استفاده گردید. نتایج آزمایش‌های الکتروشیمیایی نشان داد که با افزایش زمان سینترینگ، مقاومت پلاریزاسیون الکترودهای نقره در محیط هیدروکسید پتاسیم کاهش می‌یابد. براساس مشاهدات تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی، با افزایش زمان سینترینگ، میزان و اندازه تخلخل‌های ظاهری افزایش می‌یابد. همچنین نتایج آنالیز نقطه‌ای دلالت بر کاهش اکسیژن و کربن الکترودها با افزایش زمان فرآیند سینترینگ داشت.      

کلیدواژه‌ها


[1] Habekost A.,  Experimental Investigations of Alkaline Silver-zinc and Copper-zinc Batteries, World Journal of Chemical Education, World Journal of Chemical Education Vol. 4, No. 1, pp 4-12, 2016.
[2] Marino M., Misuri L., Carati A. and Brogioli D., Proof-of-Concept of a Zinc-Silver Battery for the Extraction of Energy from a Concentration Difference, Energies 2014, Vol. 7, pp. 3664-3683, 2014.
[3] Ubelhor R., Ellison D., Pierce C., Enhanced thermal property measurement of a silver zinc battery cell using isothermal calorimetry, Thermochimica Acta, Vol. 606, pp. 77-83, 2015.
[4] Salkind A.J., Karpinski A.P., Serenyi J.R., Secondary batteries – zinc systems, Zinc-Silver, Reference Module in Chemistry, Molecular Sciences and Chemical Engineering, Vol. 14, pp. 513-523, 2009.
[5] Senthilkumar M., Satyavani T.V.S.L., Srinivas Kumar A., Effect of temperature and charge stand on electrochemical performance of silver oxide–zinc cell, Journal of Energy Storage, Volume 6, pp. 50-58, 2016.
[6] Venkatraman M. and Van Zee J.W., A model for the silver-zinc battery during high rates of discharge. J. Power Sources, Vol. 166, No. 2, pp. 537-548, 2007.
[7] Kwak W.J., Jung H.G., Lee S.H., Park J.B., Aurbach D., Suna Y.K., Silver nanowires as catalytic cathodes for stabilizing lithium-oxygen batteries, J. Power Sources, Volume 311, pp. 49-56, 2016.
[8] Braam K.T., Volkman S.K. and Subramanian V., Characterization and optimization of a printed, primary  silver–zinc battery, Journal of Power Sources, Vol. 199, No. 1, pp. 367-372, 2012.
[9] Yan Ch., Wang X., Cui M., Wang J., Kang W., Foo C. Y., Lee P.S., Stretchable Silver-Zinc Batteries Based on Embedded Nanowire Elastic Conductors, Advanced Energy Materials, Vol. 4, No. 5, pp. 54-62 , 2014.
[10] Smith D.F. and Brown C., Aging in chemically prepared divalent silver oxide electrodes for silver/zinc reserve batteries, Journal of Power Sources, Vol. 96, No. 1, pp. 121-127, 2001.
[11] Karpinski A.P., Russell S.J., Serenyi J.R. and Murphy J.P., "Silver based batteries for high power applications, Vol. 91, No. 1, pp. 77-82, 2000.
[12]  Ma Y., Zhou X., Liao Y., Yi Y., Wu H., Wang Z., Huang W., Localised corrosion in AA 2099-T83 aluminium-lithium alloy: The role of grain orientation, Corrosion Science, Vol. 107, pp. 41-48, 2016.
[13] ASTM B962-14, Standard Test Methods for Density of Compacted or Sintered Powder Metallurgy (PM) Products Using Archimedes’ Principle, ASTM International, West Conshohocken, PA, pp. 1-7, 2014.
[14] Haghi A.K., Oluwafemi O.S., Jose J.P., Maria H.J., Composites and Nanocomposites, Advances in Materials Science, Vol. 4, pp. 119-147, 2013.
[15] Keller K.A., Jefferson G., Kerans R.J., Handbook of Ceramic Composites, Kluwer Academic Publishers, Vol. 4, pp. 377-421, 2005.  
[16] Li Y.H., Rao G.B., Rong L.JI., Li Y.Y. and Ke W., Effect of pores on corrosion characteristics of porous NiTi alloy in simulated body fluid, Materials Science and Engineering: A, Vol. 363, No. 1-2, pp. 356-359, 2003.
]17[ کاظمی ف.، ممبینی س.، معظمی ه.، بررسی تأثیر فشار پرس بر میزان تخلخل و مقاومت پلاریزاسیون سرامیک‌های زیرکونیوم - کربن مورد استفاده در پیل‌های سوختی، شانزدهمین کنگره ملی خوردگی، تهران، آذر 1394.
[18] Roberge P.A., Handbook of Corrosion Engineering, 2th Edition, pp. 751 - 643, 2012.
[19] Cao F., Shi Z., Song G.L., Liu M., Dargusch M.S., Atrens A., Influence of hot rolling on the corrosion behavior of several Mg–X alloys, Corrosion Science, Vol. 90, pp. 176-191, 2015.