Effect of electrochemical cycling of LaNi5 powder composite material on hydrogen diffusivity at pressures of 0.08÷30 bar

On the basis of galvanostatic charge/discharge curves plotted in E – logt coordinate system we present a precise graphical way to determine atomic hydrogen charge and discharge times for powder (particle diameter 20÷50 μm) LaNi5 composite electrode working in deaerated 6M KOH solution. At experimental conditions (│ic│= ia = 0.5C) we calculate effective hydrogen diffusion coefficients in the electrode material, based on Crank’s diffusion model, and present them as a function of cycling. The diagnostic experiments included galvanostatic tests with simultaneous changes of external pressure of Ar-gas in the reaction chamber. The effective diffusion coefficients of atomic hydrogen increase for initial cycles as a result of material surface development and increase of its porosity. Starting with N = 15, further cycling gives rise to decrease of hydrogen diffusivity, evidently as a consequence of electrode material corrosion and hydrogen diffusion inhibition by oxide phases. Pressure of inert gas (Ar) in the range of 0.08÷30 bar has rather imperceptible effect on hydrogen diffusivity.

---

Bazując na galwanostatycznych krzywych ładowania/rozładowania wykreślonych w układzie współrzędnych E – logt dla proszkowej (średnica cząstek 20÷50 μm), kompozytowej elektrody LaNi5 pracującej w 6M roztworze KOH zaproponowano precyzyjny, graficzny sposób określania czasów jej ładowania wodorem i rozładowania. W oparciu o model dyfuzji Cranka, przy przyjętych warunkach eksperymentalnych (│ic│= ia = 0,5C) obliczono efektywne współczynniki dyfuzji wodoru w materiale elektrodowym i przedstawiono je w funkcji numeru cyklu. Testy galwanostatyczne przeprowadzano w warunkach jednoczesnych zmian ciśnienia argonu w autoklawie. Dla pierwszych cykli efektywne współczynniki dyfuzji wodoru atomowego stopniowo wzrastają wskutek rozwijania powierzchni materiału i wzrostu jego porowatości. Począwszy od cyklu N = 15 rozpoczyna się jednak spadek dyfuzyjności wodoru, najprawdopodobniej wskutek korozji materiału elektrodowego i hamowania transportu wodoru przez fazy tlenkowe. Ciśnienie gazu inertnego (Ar) w zakresie 0,08÷30 barów ma raczej drugorzędny wpływ na dyfuzyjność wodoru w materiale.