Walkowski Konrad
Zakład Dydaktyczny Chemii Nieorganicznej i Analitycznej
Pracownia Teorii i Zastosowań Elektrod
Zastosowanie elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej (EIS) do badania degradacji anody akumulatora ołowiowego
Konrad Walkowski
Promotor: prof. dr hab. Mikołaj Donten
Akumulatory kwasowo-ołowiowe są prawdopodobnie najbardziej rozpowszechnionym rodzajem akumulatorów, jakie kiedykolwiek zostały skonstruowane. Do ich zalet należą niewątpliwie: niska cena, możliwość dostarczenia dużego prądu w krótkim czasie, prostota konstrukcji. Z tego powodu od wielu lat znajdują powszechne zastosowanie jako źródło prądu w między innymi różnych pojazdach i zasilaczach awaryjnych (UPS).
Elektroda dodatnia akumulatora kwasowo-ołowiowego jest wykonana z ołowiu pokrytego tlenkiem ołowiu (IV), który często modyfikuje się antymonem w celu poprawy właściwości elektrochemicznych oraz stabilizacji materiału elektrodowego [1]. Względnie wysokie napięcie pojedynczego ogniwa, wynoszące około 2 V, może sprawić, że podczas ładowania dojdzie do korozji elektrody dodatniej i uwolnienia antymonu do elektrolitu. Gdy antymonem zostanie skażona elektroda ujemna, wykonana z czystego ołowiu, skutkuje to wcześniejszym wydzieleniem wodoru na jej powierzchni [2].
Celem pracy magisterskiej było zbadanie procesu wydzielania wodoru oraz próba jego zahamowania przy użyciu różnych substancji. Eksperymenty wykonano w klasycznym układzie trójelektrodowym, w którym elektrodą odniesienia była elektroda kalomelowa, elektrodą pracującą – elektroda ołowiana, elektrodą pomocniczą – również elektroda ołowiana. Elektrody były zanurzone w roztworze kwasu siarkowego (VI) o stężeniu 30 %. Do elektrolitu dodawano w różnej ilości antymon w postaci siarczanu (VI) antymonu (III), aby doprowadzić do skażenia elektrody i zmniejszenia nadpotencjału wydzielania wodoru na powierzchni elektrody. W celu zahamowania tego niepożądanego procesu dodano do elektrolitu aldehyd 4-metoksybenzoesowy.
W badanym układzie przeprowadzano pomiary za pomocą woltamperometrii cyklicznej oraz elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej. Powierzchnię elektrod analizowano przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego połączonego z analizą EDS.
Literatura:
[1] May G. J., Davidson A., Monahov B., Journal of Energy Storage. 2018, 15, 145-157.
[2] Kiehne H. A., Battery Technology Handbook, Expert Verlag, New York 2003.