Energy Conversion and Management 49 (2008) 2440–2446

Jan M. Skowroński, Piotr Krawczyk, Tomasz Rozmanowski, Jan 

Urbaniak

Autor: Aneta Radziejewska

Wstęp

Wodór jako materiał paliwowy

Wodór  znalazł  szerokie  zastosowanie  w    wielu  dziedzinach 

przemysłu  między  innymi  jako  paliwo  pojazdów  mechanicznych.   

Wiąże się z tym problem przechowywania go, dlatego w ostatnich 

latach  skupiono  się  na  sposobach  jego  magazynowania.   

Dotychczasowe    metody  magazynowania  opierają  się  na  użyciu 

wysokiego  ciśnienia  i  zamknięciu    gazu  w  metalowych  butlach.   

Nowe  techniki  magazynowania  wodoru  związane  są  z  procesami 

absorpcji fizycznej, chemicznej oraz elektrochemicznej bez udziału 

ciśnienia.

2

Wstęp

Elektrochemiczna sorpcja wodoru

Metoda  ta  pozwala  na  zaabsorbowanie  wodoru  w  procesach 

elektrochemicznych  bez  użycia  wysokiego  ciśnienia  w  elektrodzie 

badanej  w  warunkach  otoczenia.    Zdolności  magazynowania 

wodoru  uzależnione  są  od  właściwości  elektrody  badanej  – 

porowatość,  skład  chemiczny,  właściwości  katalityczne  w  reakcji 

sorpcji  wodoru.    Specjalną  grupą  materiałów  do  tego  typu 

magazynowania  są  różne  formy  węgla:  węgle  aktywne, 

nanowłókna  węglowe,  nanorurki  węglowe.  W  celu  zwiększenia 

aktywności węgla dodaje się metale przejściowe (Ni, Pt, Pd) i stopy 

między metaliczne.

3

Wstęp

Materiał węglowy i jego modyfikacja

W celu wzbogacenia grafitu przeprowadza się proces interkalacji i 

eksfoliacji. 

Pierwszy 

proces 

prowadzi 

do 

wprowadzenia 

odpowiedniego  interkalatu  pomiędzy  warstwy  grafenowe  i 

wytworzenie  związku  interkalacyjnego.    Natomiast  w  drugim 

procesie dochodzi  do uwolnienia interkalatu całkowicie (EZG) lub 

częściowo  (EIZG),  a  struktura  grafitu  zostaje  zmieniona  – 

pofałdowane  płytki  o  rozdartych  krawędziach.    Eksfoliacje 

przeprowadza się następującymi metodami:
 termiczna,
 chemiczna,
 elektrochemiczna.

4

Cel pracy

Zbadanie elektrochemicznych właściwości elektrod z materiałem:

 IZG z NiCl

2

,

 EIZG z NiCl

2

,

przed i po potencjostatycznej elektrosorpcji wodoru.

5

Część doświadczalna

Aparatura i substraty:

 materiał badany: NiCl

2 

– IZG, NiCl

2

 – EIZG

 kolektor prądowy: Au
 elektroda odniesienia: Hg\HgO\6M KOH
 elektroda przeciwna: Pt

Warunki prowadzenia procesu:
 granice potencjałów : -1,2 V           0,0 V
 szybkość skanowania: 10 mV/s
 sorpcja wodoru przy potencjale -1,2 V: 12 cykl – 1 h, 18 cykl – 2 

h, 22 cykl – 15 h

6

Wyniki i ich omówienie

7

Fig 1. SEM micrographs for NiCl

2

–GIC (a) and NiCl

2

–

EGIC (b).

Wyniki i ich omówienie

8

Fig 2. Cyclic voltammograms recorded for NiCl2–GIC in the 
potential range of - 1.20.0 V. (—) cycle 1, (- - -) cycle 2, 

(- .-) cycle 3, ( … ) Au.

Wyniki i ich omówienie

9

Fig  3.  Cyclic  voltammograms  recorded  for  NiCl2–GIC  in  the 
potential range of - 1.20.0 V. (—) cycle 11, (- - -) cycle 12 

(including potentiostatic saturation of electrodewith hydrogen 
for 1 h), (-. -) cycle 18 (2 h), ( … ) cycle 22 (15 h).

Wyniki i ich omówienie

10

Fig 4. Cyclic voltammograms recorded for NiCl2–EGIC in the 
potential range of 1.20.0 V. (—) cycle 1, (- - -) cycle 2, (- .-) 

cycle 3.

Wyniki i ich omówienie

11

Fig  5.  Cyclic  voltammograms  recorded  for  NiCl2–EGIC  in  the 
potential  range  of  1.20.0  V.  (—)  cycle  11,  (-  -  -)  cycle  12 

(including potentiostatic saturation of electrode with hydrogen 
for 1 h), (- .-) cycle 18 (2 h), ( … ) cycle 22 (15 h).

Wnioski

12

 Zaobserwowane na wykresach katodowy pik przy potencjale ok 

-0,8V  podczas  skanowania  w  kierunku  ujemnych  potencjałów  i 

pik  anodowy  przy  -0,6V  podczas  skanowania  w  kierunku 

potencjału  dodatniego  odpowiadają  powstaniu  metalicznego  Ni 

i utleniania Ni do Ni(OH)

2

 Zatrzymanie  skanowania  w  dolnej  granicy  przez  pewien  czas 

spowodowało wyraźny wzrost pików anodowych oraz powstanie 

serii  małych  pików  pojawiających  sie  przy  bardziej  dodatnich 

potencjałach

 Nadwyżka ładunku mierzonego podczas anodowego skanowania 

po  potencjostatycznym  zatrzymaniu  połączona  jest  z  reakcja 

utleniania wodoru przechowywanego w elektrodzie zwierającej 

elektrochemicznie aktywny nikiel wytworzony w strukturze IZG 

podczas reakcji redukcji Ni(OH)

2

Wnioski

13

 Magazynowanie  wodoru  w  dużej  mierze  zależy  od  rodzaju 

elektrody, zdolności magazynowania wodoru okazały sie wyższe 

dla NiCl

2

-EIZG