نویسندگان
گروه مهندسی مواد و متالورژی، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران.
چکیده
باتری‌های روی - اکسید نقره از اجزایی نظیر الکترود منفی (صفحات روی)، الکترود مثبت (صفحات نقره)، جداکننده (سلولزی، سلوفاتی، پنبه‌ای) و الکترولیت (هیدروکسید پتاسیم) ساخته شده‌اند. لذا چگونگی عملکرد این باتری‌ها به چگونگی عملکرد عوامل ذکر شده بستگی دارد. در این پژوهش، اثر میزان کربن بر مقاومت پلاریزاسیون الکترودهای نقره در محیط هیدروکسید پتاسیم باتری‌های روی - اکسید نقره مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، ابتدا سه الکترود نقره (پلیت مثبت) حاوی 5، 10 و 15 درصد وزنی پودر کربن تهیه گردید. سپس هر سه الکترود اکسید نقره در در دمای C°500 به مدت 13 دقیقه تحت عملیات سینترینگ قرار گرفتند. برای بررسی مقاومت پلاریزاسیون الکترودها از روش‌های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی در محلول KOH%4/1 استفاده شد. برای بررسی ریزساختار الکترودها و آنالیز نقطه‌ای آنها از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده گردید. نتایج آزمایش‌های الکتروشیمیایی نشان داد که با افزایش میزان کربن، مقاومت پلاریزاسیون الکترودهای نقره در محیط هیدروکسید پتاسیم کاهش می‌یابد. براساس مشاهدات تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی، با افزایش میزان کربن، میزان و اندازه تخلخل‌ها در الکترودهای نقره افزایش می‌یابد. همچنین نتایج آنالیز نقطه‌ای دلالت بر کاهش کربن و اکسیژن با افزایش میزان کربن الکترودها داشتند.
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
Evaluation the Role of Carbon in the Polarization Resistance of Silver Electrodes Used in the Silver Oxide-Zinc Cells
نویسندگان [English]
- Masoud Sabzi
- Mohammad Amin Gadam Dezfouli
- Ebrahim Najafi Birgani
Department of Materials and Metallurgical Engineering, Ahvaz Branch, Islamic Azad University, Ahvaz, Iran.
چکیده [English]
Zinc - silver oxide batteries from components such as the negative electrode (zinc plates), the positive electrode (silver plates), separators (cellulose, slufaty, cotton), electrolytes (potassium hydroxide) were maded. Therefore, the performance of this batteries depends to the performance of the mentioned factors. In this study, effects of carbon content on the polarization resistance of silver electrodes in the KOH environment of zinc - silver oxide batteries was investigated. For this purpose, initially three Ag electrodes (positive plate) containing 5, 10 and 15 wt. % carbon powder was prepared. Then, all three silver electrodes were sintered at temperature 500°C for 13 minutes. Potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy methods were used in the 1.4% KOH solution to evaluate the polarization resistance of Ag electrodes. Scanning electron microscopy was used to examine the microstructure of electrodes and point analysing. Electrochemical tests results showed that with increasing carbon content, polarization resistance of silver electrodes reduced in the KOH. SEM images were showed that with increasing carbon content, the amount and size of pores increased in the electrodes. Also, point analysis results has implies on reduce in the amount of carbon and oxygen, with the increasing of carbon content in electrodes.
کلیدواژه‌ها [English]
- Silver Oxide -Zinc Batteries
- Carbon
- Polarization Resistance
- Silver Electrode
- KOH Environment
- Habekost, A., Experimental Investigations of Alkaline Silver-zinc and Copper-zinc Batteries, World Journal of Chemical Education, 2016, 4, 4-12.
- Marino, M., Misuri, L.m., Carati, A., Brogioli, D., Proof-of-Concept of a Zinc-Silver Battery for the Extraction of Energy from a Concentration Difference, Energies, 2014, 7, 3664-3683.
- Ubelhor, R., Ellison, D., Pierce, C., Enhanced thermal property measurement of a silver zinc battery cell using isothermal calorimetry, Thermochimica Acta, 2015, 606, 77-83.
- Salkind, A.J., Karpinski, A.P., Serenyi, J.R., Secondary batteries – zinc systems, Zinc-Silver, Reference Module in Chemistry, Molecular Sciences and Chemical Engineering, 2009, 14, 513-523.
- 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, 2016, 6, 50-58.
- Venkatraman, M.,Van Zee, J.W., A model for the silver-zinc battery during high rates of discharge, Journal of Power Sources, 2007, 166, 537-548
- ترابی، ف.، طباطبایی، ش.، روزبه عراقی، ا.، طباطبایی، س.م.، أثیر جنس سپراتور در عملکرد باتری‌های روی اکسید نقره مورد استفاده در اژدرها، دهمین کنفرانس انجمن هوافضای ایران، تهران، 1389.
- Wang, T., Kaempgen, M., Nopphawan, P., Wee, G., Mhaisalkar, S., Srinivasan, M., Silver Nanoparticle-Decorated Carbon Nanotubes as Bifunctional Gas-Diffusion Electrodes for Zinc–Air Batteries, Journal of Power Sources, 2010, 195, 4350-4355.
- Braam, K.T., Volkman, S.K., Subramanian, V., Characterization and optimization of a printed, primary silver–zinc battery, Journal of Power Sources, 2012, 199, 367-372.
- 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, Journal of Power Sources, 2016, 311, 49-56.
- 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, 2014, 4, 54-62.
- ASTM B962-14, Standard Test Methods for Density of Compacted or Sintered Powder Metallurgy (PM) Products Using Archimedes’ Principle, ASTM International, West Conshohocken, (2014) 1-7.
- Haghi, A.K., Oluwafemi, O.S., Jose, J.P., Maria, H.J., Composites and Nanocomposites, Advances in Materials Science, 2013, 4, 119-147.
- Keller, K.A., Jefferson, G., Kerans, R.J., Handbook of Ceramic Composites, Kluwer Academic Publishers, 2005, 4, 377-421.
- Li, Y.H., Rao, G.B., Rong, L.J.I., Li, Y.Y., Ke, W., Effect of pores on corrosion characteristics of porous NiTi alloy in simulated body fluid, Materials Science and Engineering: A, 2003, 363, 356-359.
- Blackwooda, D.J., Chua, A.W.C., Seah, K.H.W., Thampuranc R., Teoh S.H., Corrosion behaviour of porous titanium-graphite composites designed for surgical implants, Corrosion Science, 2000, 42, 481-503.
- Roberge P.A., Handbook of Corrosion Engineering, 2th Edition, (2012), 643-751.
- 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, 2015, 90, 176-191.
)