Methodology of accelerated testing of electrode materials based on Zn-Ni-Cu alloys for alkaline water electrolysis with the possibility of their regeneration
##semicolon##
https://doi.org/10.29114/ajtuv.vol9.iss1.330##semicolon##
Zn-Ni-Cu alloy##common.commaListSeparator## multilayer coatings##common.commaListSeparator## catalytic activity##common.commaListSeparator## hydrogen evolution##common.commaListSeparator## resistance to degradationАбстракт
The method of accelerated tests of degradation resistance of electrodes based on Zn-Ni-Cu alloys, which simulates the operation of electrodes under the conditions of periodic changes in the load on the electrolyzer of alkaline water electrolysis is provided. It was found that during multicycling of electrodes using quasi-stationary cyclic polarization curves in the range of hydrogen evolution potentials on a multilayer electrode with alternating layers of alloys and a mixture of metals with hydroxides, the overvoltage of hydrogen evolution decreases, in contrast to a single-layer electrode, the surface of which is modified under such conditions with increasing overvoltage of hydrogen evolution. This is due to both the different degree of surface development due to the leaching of zinc from the phases of the alloy enriched with it, and to another change in the phase composition of the surface layer of the coating. In the process of long-term cycling, the corrosion potential of coatings becomes more negative, and the rate of corrosion increases. After the regeneration of the surface and repeated cycling, the activity of the electrodes is still preserved: in comparison with the initial state, there remains a decrease in the overvoltage of hydrogen evolution reaction both on a single-layer electrode (by 0.3-4.3%), and on a multilayer one (by 13.6-23.9 %). Moreover, the exchange current density of hydrogen evolution reaction increases by 2.4 times in the case of a single-layer electrode and by 1.7 times in the case of a multilayer electrode.
Изтегляния
##submission.citations##
Elsharkawy S., Kutyła D., Marzec M.M., Zabinski P. (2024) Electrodeposition of hydrophobic Ni thin films from different baths under the influence of the magnetic region as electrocatalysts for hydrogen production. International Journal of Hydrogen Energy, 61, 873-882. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2024.03.045
Liu B., Li Z. (2019) Electrochemical treatment of a smooth Cu-Ni-Zn surface into layered micro-chips of rice grain-like Cu/Ni(OH)2 nanocomposites as a highly sensitive enzyme-free glu-cose sensor. Journal of Electroanalytical Chemistry, 855, 113493. https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2019.113493
Liu W., Tan W., Yang Y., He H. (2022) One-step galvanostatic electrodeposition of Ni-Se-Dy film on Ni foam for hydrogen evolution reaction in alkaline solution. Journal of Alloys and Com-pounds. 925, 166706. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.166706
Lo N.C., Sun I.W., Chen P.Y. (2021) Electrochemical preparation of porous ZnCuNi by electrodepo-sition in ethanolic deep eutectic solvent followed by anodic or cathodic dealloying in alkaline aqueous solutions for higher nitrate reduction activity. Journal of Electroanalytical Chemis-try, 2021, 890, 115256. https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2021.115256
Lo N.C., Yu C.L., Chen P.Y. (2023) Characterization of Nanowire-Constructed Porous CuZn and CuNiZn Nitrate-Active Electrodes Prepared via Galvanic Displacement on Electrodeposited Zn Templates in Ionic Liquids. Journal of Electronic Materials, 52(5), 2995-3007. https://doi.org/10.1007/s11664-023-10279-z
Maizelis A., Bairachniy B. (2019) Formation of multilayer metal-hydroxide electrode with developed surface for alkaline water electrolysis. Materials Today: Proceedings, 6, 227-231. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2018.10.098
Malik B., Anantharaj S., Karthick K., Pattanayak DK, Kundu S. (2017) Magnetic CoPt nanoparticle-decorated ultrathin Co(OH) 2 nanSLeets: an efficient bi-functional water splitting catalyst. Catalysis Science & Technology, 7(12), 2486-2497. https://doi.org/10.1039/C7CY00309A
Mojabi S., Sanjabi S. (2022) Decorated fractal Ni-Cu foam with Pd nanoparticles as a high-performance electrocatalyst toward hydrogen evolution reaction. Thin Solid Films, 758, 139415. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2022.139415
Qianfeng L., Wang E. & Sun G. (2014) Layered transition-metal hydroxides for alkaline hydrogen evolution reaction. Chinese Journal of Catalysis, 41(4), 574-591. https://doi.org/10.1016/S1872-2067(19)63458-3
Solmaz R. (2024) Electrochemical preparation, characterization, and application of a novel cathode material, mild Steel/Ni/NiZn-Pt, for alkaline water electrolysis. Energy Sources, Part A: Re-covery, Utilization, and Environmental Effects, 36(11), 1212-1218. https://doi.org/10.1080/15567036.2010.545804
Solmaz R., Döner A., Kardaş G. (2010) Preparation, characterization and application of alkaline leached CuNiZn ternary coatings for long-term electrolysis in alkaline solution. International journal of hydrogen energy, 35(19), 10045-10049. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2010.07.145
Tao S., Yang F., Schuch J., Jaegermann W., Kaiser B. (2018) Electrodeposition of nickel nanoparti-cles for the alkaline hydrogen evolution reaction: correlating electrocatalytic behavior and chemical composition. ChemSusChem, 11 (5), 948-958. https://doi.org/10.1002/cssc.201702138
Zhao, Y., Wei, S., Xia, L., Pan, K., Zhang, B., Huang, Dong Z., Wu HH, Lin J., Pang H. (2022) Sintered Ni metal as a matrix of robust self-supporting electrode for ultra-stable hydrogen evolution. Chemical Engineering Journal, 430, 133040. https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.133040
##submission.downloads##
Публикуван
##submission.howToCite##
Брой
Раздел (Секция)
##submission.license##
##submission.copyrightStatement##
##submission.license.cc.by4.footer##СПОРАЗУМЕНИЕ ЗА ПУБЛИКУВАНЕ
Годишника на Технически университет - Варна (ГТУВ) цели да гарантира, че постъпващите статии се публикуват, като същевременно се предоставя значителна свобода на публикуващите ги автори. За изпълнение на тази цел, ГТУВ поддържа гъвкава политика относно авторските права, което означава, че няма прехвърляне на авторски права от автора на издателя, а авторите запазват изключително авторско право върху интелектуалното си произведение.
При изпращане на статия, Отговорния автор трябва да се съгласи и приеме правилата и условията за публикуване, изложени в настоящото Споразумение за публикуване, които са както следва:
ПРЕДОСТАВЯНЕ НА ПРАВА ОТ ОТГОВОРНИЯ АВТОР
Отговорния автор предоставя на ГТУВ за времето на пълния срок на авторското право и всяко следващо удължаване или подновяване, следното:
• Неотменимо, неизключително право да публикува, възпроизвежда, предоставя, разпространява или по друг начин използва предоставената работа в електронни и печатни издания и в производни произведения в целия свят, на всички езици и във всички известни съществуващи или в последствие възникнали медии.
• Неотменимо, неизключително право да създава и съхранява електронни архивни копия на работата, включително правото да депозира предоставената работа в дигитални хранилища с отворен достъп.
• Неотменимо, неизключително право на лицензиране на други лица да възпроизвеждат, превеждат, преиздават, предоставят и разпространяват предоставената работа при условие, че авторите са надлежно идентифицирани (за момента това се извършва чрез публикуване на произведението под лиценз Creative Commons Attribution 4.0 Unported).
С предоставянето на работата за публикуване, авторските права върху материала остават на авторите. Авторите запазват всички патентни, търговски марки и/или други права върху интелектуалната си собственост.
ЗАДЪЛЖЕНИЯ НА ОТГОВОРНИЯ АВТОР И СЪАВТОРИТЕ
При последващо разпространение или повторно публикуване на предоставената работа, Отговорния автор се съгласява да идентифицира ГТУВ, в който е публикувано произведението като първоначален източник на първото публикуване на работата. Отговорния автор гарантира, че съавторите също ще посочват ГТУВ като източник на първото публикуване, когато разпространяват, преиздават или се позовават на настоящата работа в бъдещи свои публикации.
ГАРАНЦИИ ОТ СТРАНА НА ОТГОВОРНИЯ АВТОР
Отговорния автор гарантира че предоставената за публикуване работа не нарушава никои действащи нормативни разпоредби или законни права на която и да е трета страна. Същия гарантира че работата не съдържа какъвто и да е материал, който може да се възприеме от читателската аудитория като неетичен, компрометиращ, нехуманен, расистки, клеветнически и/или нарушаващ авторски и/или имуществени права, права на интелектуална собственост или поети ангажименти за поверителност към трети страни. Отговорния автор гарантира че предоставеният материал е с оригинално съдържание, не е официално публикуван в никое друго издателство, както и че не е в процес на публикуване пред други издателства. Отговорния автор също така гарантира че притежава съответните правомощия да сключи настоящото споразумение. Ако предоставяната работа е подготвена съвместно с други съавтори, Отговорния автор гарантира че всички останали съавтори са информирани и са съгласни предоставения материал да бъде публикуван в ГТУВ.
Отговорния автор лично (или от името на авторския колектив) дава съгласието си да не въвлича по никакъв начин ГТУВ като страна в каквито и да било научни, академични, административни и/или съдебни спорове, в случаите на установени нарушения на горепосочените декларации и гаранции.
ПРАВА И ЗАДЪЛЖЕНИЯ НА ГТУВ
ГТУВ се съгласява да публикува предоставения материал, в случаите когато същия отговаря напълно на всички необходими качествени, технически и редакционни изисквания, като го идентифицира еднозначно с авторите му. В следствие на настоящото споразумение, на ГТУВ се предоставя правомощие да упражнява права при необходимост от името на авторите върху трети лица, като например в случаите на установено плагиатство, нарушаване на авторски права и др.
Декларация за поверителност на лични данни
Вашите имена и имейл адреси, въведени в уебсайта на ГТУВ, ще бъдат използвани само и изключително за обявените цели на настоящото списание и няма да бъдат използвани за никакви други цели от издателя или предоставяни на друга - трета страна.
Издателят се задължава да извърши всички необходими действия, цялата предоставена лична информация да остане конфиденциална, в рамките на издателя и да не бъде споделена с външни обекти или субекти, освен ако не е дадено предварително изрично разрешение от собственика на личните данни.
Вашата лична информация няма да бъде обект на продажба, разпространение или публикуване по какъвто и да е начин и под каквато и да е форма.
