Methodology of accelerated testing of electrode materials based on Zn-Ni-Cu alloys for alkaline water electrolysis with the possibility of their regeneration
DOI:
https://doi.org/10.29114/ajtuv.vol9.iss1.330Ключевые слова:
Zn-Ni-Cu alloy, multilayer coatings, catalytic activity, hydrogen evolution, resistance to degradationАннотация
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.
Скачивания
Библиографические ссылки
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
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2025 Antonina Oleksandrivna Maizelis##common.commaListSeparator##Danylo Olehovych Savitskyi
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
СОГЛАШЕНИЕ О ПУБЛИКАЦИИ
Ежегодный журнал Технического университета Варны (ЕЖТУВ) гарантирует опубликование оригинальных материалов и, в то же время, предоставление своим авторам значительной свободы. Для этого мы придерживаемся гибкой политики в отношении авторских прав, означающей, что передача издателю авторских прав отсутствует, и авторы сохраняют эксклюзивные авторские права на свою работу.
При подаче рукописи ответственный автор должен принять условия, изложенные в данном Соглашении о публикации и состоящие в следующем:
ПРЕДОСТАВЛЕНИЕ ПРАВ ОТВЕТСТВЕННЫМ АВТОРОМ
Ответственный автор предоставляет AJTUV в течение полного срока действия авторского права и любых продлений или подновлений этого срока следующее:
• безотзывное неисключительное право публиковать, воспроизводить, переиздавать, передавать, распространять и иным образом использовать Работу в электронных и печатных изданиях и в производных произведениях по всему миру, на всех языках и во всех известных в настоящее время или появившихся впоследствии СМИ.
• безотзывное неисключительное право создавать и хранить электронные архивные копии Работы, в том числе право депонирования Работы в цифровых хранилищах открытого доступа.
• безотзывное неисключительное право лицензировать других лиц на воспроизведение, перевод, переиздание, передачу и распространение Работы при условии, что Авторы должным образом указаны (в настоящее время это осуществляется путем публикации Работы в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution 4.0 Unported License).
Авторское право на Работу принадлежит Авторам. Авторы сохраняют за собой права на патенты, товарные знаки и другие права на интеллектуальную собственность.
ОБЯЗАННОСТИ ОТВЕТСТВЕННОГО АВТОРА
При распространении или повторной публикации Работы Ответственный Автор соглашается указывать AJTUV, в котором опубликована Работа, как источник первой публикации. Ответственный Автор гарантирует, что соавторы также будут согласны, чтобы Работа опубликовалась в AJTUV, который будет рассматриваться как первичный источник публикации в случае ее распространения или переиздания.
ГАРАНТИИ СО СТОРОНЫ ОТВЕТСТВЕННОГО АВТОРА
Ответственный автор гарантирует, что его Работа не нарушает закон или права какой-либо третьей стороны и, в частности, что Работа не содержит дискредитирующие материалы и не нарушает какие-либо литературные или имущественные права, права интеллектуальной собственности или любые другие права, касающиеся неприкосновенности частной жизни. Ответственный автор гарантирует, что Работа является оригинальной, официально не публиковалась ни в одном другом рецензируемом журнале, книге или редактируемом сборнике, и не рассматривается для какой-либо подобной публикации. Ответственный автор также гарантирует, что он или она имеет полное право заключить это соглашение. Если Работа была подготовлена совместно с другими соавторами, Ответственный Автор гарантирует, что все соавторы согласны с представлением и публикацией Работы.
Ответственный автор обязуется не вовлекать ЕЖТУВ в какие-любо нарушения вышеупомянутых заявлений и гарантий.
ПРАВА И ОБЯЗАННОСТИ ЕЖТУВ
ЕЖТУВ соглашается опубликовать Работу от имени ее авторов. ЕЖТУВ получает от имени авторов полномочия по обеспечению предусмотренных данным соглашением прав в отношении третьих сторон (например, в случаях плагиата или нарушения авторских прав).
Заявление о конфиденциальности ЕЖТУВ
Имена и адреса электронной почты, существующие на веб-сайте ЕЖТУВ, будут использоваться только и исключительно в заявленных целях данного ежегодного журнала и не будут доступны в иных целях или для любой другой стороны.
Вся предоставленная личная информация останется исключительно у издателя и не будет передаваться каким-либо внешним лицам, если на это не будет предоставлено предварительное разрешение.
Ваша личная информация никоим образом не будет продаваться, распространяться или публиковаться.
