1 Piotr Połczyński Elektrosorpcja wodoru w cienkich warstwach palladu domieszkowanych azotem Pracownia Elektroanalizy Kierownik pracy: Dr Rafał Jurczakowski

2 Jakie zastosowania znajduje badanie procesów adsorpcji i absorpcji wodoru w metalach?Korozja wodorowa Magazyn wodoru Czujniki wodorowe Ogniwa paliwowe Silniki spalinowe Fitf wodoru- oczyszczanie Otrzymywanie wodoru. Elektroliza

3 Pallad Należy do platynowców lekkichWŁAŚCIWOŚCI FIZYKOCHEMICZNE Liczba atomowa 46 masa atomowa 106,42 Temperatura topnienia 1554,9 °C gęstość 12,0 g/cm3 Niska zawartość w środowisku około 10-4 ppm Cena palladu za uncje 456,25$ Notowanie z Struktura krystalograficzna fcc Czysty pochłania 850 objętości wodoru na jedną objętość palladu [H]/[Pd]~0.7 Najlepiej przebadany z różnych układów absorbujących wodór

4 Faza α i β ALFA: Zawiera mało wodoru, roztwór.BETA: Zawiera znacznie więcej zaabsorbowanego wodoru, struktura wodorku, zmiana stałej sieciowej. Obie fazy mogą współistnieć B. Baranowski et al. J. Chem. Soc. Faraday Trans. I, 62 (1972) 824

5 Struktura pasma przewodnictwaZamiana stałej sieciowej wpływa na na szerokość pasma przewodnictwa. Ludwig A. Kibler, et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44

6 Energia adsorbcji wodoru zależy liniowo położenia środka pasma przewodnictwaLudwig A. Kibler, et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44

7 Elektroosadzanie Pd Na złotej elektrodzie Cienkie warstwyZ Roztworu chlorku Palladu Cienkie warstwy Praca magisterska A. Januszewskiej Praca doktorska Pierre-Philippe GRAND, UNIVERSITÉ PIERRE ET MARIE CURIE (PARIS VI),

8 Domieszkowanie azotematomy palladu warstwa Pd-N implantowane jony

9 Metody badania sorpcji wodoruElektochemicznie Volumetryczne Aparatem Novela Sieverta

10 Mechanizmy Elektrosorpcji wodoruAbsorpcja bezpośrednia H+ + Me + e-  Me-H (ads.) Volmer H+ + Me + e-  Me-H (abs.) Absorpcja pośrednia H+ + Me + e-  Me-H (ads.) Me- H (ads.)Me- H (abs.) Wydzielanie wodoru H+ + Me-H (ads.) + e-  Me+H2 Heyrovski Me-H (ads.) + Me-H (ads.)  Me+H2 Tafel

11 Pomiar impedancji ac

12 Impedancja Impedancja Z=Zre+i*Zim RpNachylenie krzywej E-I odpowiada oporowi: Rp (ω →0) Z=Zre+i*Zim Rp

13 Elektrochemiczna spektroskopia impedancyjna - obwody zastępczeRs Z’

14 Stosowane obwody zastępczeRs Rct Z’

15 Stosowane obwody zastępczeRs Rct Z’

16 Stosowane obwody zastępczeRs Rct Z’

17 Stosowane obwody zastępczeRs Rct Z’

18 Układy zastępcze Prosty Złożony R1- opór elektrolituCPE1- Pojemność warstwy podwójnej R2- opór przeniesienia ładunku CPE2- Pojemność pochłoniętego wodoru R3- opór wydzielania gazowego wodoru

19 Cele pracy Badanie sorpcji wodoru w cienkich warstwach stopów Pd-N.Wpływ składu stopu na ilość zaabsorbowanego wodoru (izotermy adsorbcji). Wpływ składu stopu na kinetykę reakcji elektrosorpcji wodoru. Odróżnienie wodoru adsorbowanego i absorbowanego na badanych stopach. Próba korelacji paramentów termodynamicznych z właściwościami elektronowymi dla Pd-N-H

20 Wstępne wyniki badań

21 Dziekuje za uwage