ساخت آلیاژ منیزیم- نیکل نانوساختار به عنوان ذخیره کننده ی هیدروژن و تاثیر حضور نانوذرات اکسیدی بر خواص آن

در این پژوهش اثر اکسید فلزی tio2 بر خواص الکتروشیمیایی آلیاژ mg2ni ذخیره کننده ی هیدروژن که به عنوان آند در باتری های نیکل- هیدرید فلزی استفاده می شود، بررسی شده است. به منظور تولید نمونه ها از فرایند آلیاژ سازی مکانیکی استفاده شد. زمان بهینه جهت تولید آلیاژ mg2ni با نسبت اتمی منیزیم به نیکل 2 به 1، نسبت گلوله به پودر 20 به 1 و سرعت آسیاب کاری rpm500 در آسیاب گلوله ای سیاره ای 50 ساعت بود. تولید کامپوزیت های mg2ni–xtio2 نیز به کمک فرایند آسیاب کاری با افزودن مقادیر مختلف اکسید تیتانیم به آلیاژ mg2ni و به مدت 2 ساعت انجام شد. مشخصه یابی نمونه ها و تعیین ریزساختار آن ها توسط آزمون پراش اشعه ایکس(xrd)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) و میکروسکوپ الکترونی روبشی(sem) انجام شد. نتایج نشان داد که ساختارهای به دست آمده معرف ساختار نانوکریستالی-آمورف با اندازه ی دانه ی nm 6 است و افزودن مقادیر مختلف tio2 تاثیری بر شدت پیک ها و اندازه دانه ی نمونه mg2ni نداشته است. آزمون الکتروشیمیایی گالوانواستات به منظور تعیین ظرفیت دشارژ به کار گرفته شد. بررسی پایداری سیکل های شارژ/دشارژ هیدروژن نیز به کمک آزمون گالوانواستات در طی هشت سیکل شارژ/دشارژ مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از آن است که افزودن مقادیر 5 و wt%tio210به آلیاژ mg2ni باعث افزایش ظرفیت دشارژ اولیه ی الکترود شده است، این در حالی است که افزودن مقادیر 5/1 و wt%tio2 3 باعث کاهش ظرفیت دشارژ اولیه شده است. هیچ یک از این مقادیر تاثیری بر پایداری سیکل های شارژ/دشارژ هیدروژن نداشته است. تشکیل لایه ی هیدروکسیدی mg(oh)2 بر روی سطح نمونه ها باعث کاهش ظرفیت دشارژ در طی سیکل های شارژ/دشارژ می شود. مورفولوژی سطح نمونه ها نیز پس از اعمال سیکل های شارژ/دشارژ، خشن تر و خردتر شده است که ناشی از انبساط و انقباض های سلول های واحد در طول فرایند شارژ/دشارژ است. به منظور بررسی سینتیک واکنش های شارژ/دشارژ هیدروژن در نمونه ها از آزمون امپدانس الکتروشیمیایی و آزمون پلاریزاسیون آندی استفاده شد. نتایج نشان داد که افزودن مقادیر 5 و wt%tio210به آلیاژ mg2ni باعث افزایش چگالی جریان تبادلی واکنش اکسیداسیون هیدروژن شده است اما افزودن مقادیر 5/1 و wt%tio2 3 باعث کاهش چگالی جریان تبادلی واکنش اکسیداسیون هیدروژن شده است. افزودن مقادیر مختلف tio2 تاثیری بر رفتار نفوذی هیدروژن در الکترود نداشته است. مرحله ی کنترل کننده ی واکنش های دشارژ آلیاژ mg2ni در شرایط شارژ کامل، کنترل مختلط و در مراحل پایانی دشارژ، کنترل نفوذی بوده است.