The electrochemical facing of powder iron for thermogalvanic elements

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorPershina, K. D.
dc.contributor.authorKravchenko, O. V.
dc.contributor.authorShcherbatiuk, I. M.
dc.date.accessioned2021-03-03T15:01:49Z
dc.date.available2021-03-03T15:01:49Z
dc.date.issued2019
dc.description.abstractenBackground. The oxygen impact for electrochemical formation of surface structures on iron particles is not sufficiently taken into account in the production technology of composite electrodes for thermogalvanic energy sources; the main conditions of the performance improvement are considered. Objective. The aim of the paper is to define the electrochemical conditions of oxide layers formation on the surface of the iron powder composite electrode with the presence of oxygen in neutral and basic media. Methods. For better performance of the oxygen impact the study of composite electrodes was conducted in open air and inert atmosphere, the assembly of cells with composite electrodes was carried out on air in two versions: herme­tic and perforated. Electrochemical studies were carried out on the electrochemical module Autolab 30 PGSTAT301N Metrohm Autolab using 3-electrode cells. The microtexture of the iron powder during redox reactions was examined using a high resolution scanning electron microscope Mira 3 FESEM Tescan USA Inc. on a cathode with field emission at SEM HV-10 KeV and automatic measurement on the image. The analytical regime of the scanning microscope was used to determine the surface components distribution and their degrees of oxidation. Results. It was determined that with a low oxygen partial pressure in potential range from –0.23 to –0.88 V surface iron structure has two stages of organization: 1 – mosaic stage with partial covering of iron surface FeO and Fe2O3 ; 2 – transformation of mosaic structure into core–shell structure. Under a high oxygen partial pressure and cathodic potential > –0.88 V thick iron oxide layers have been formed on the surface structure of iron particles. Thus, the oxygen partial pressure has a key role in electrochemical formation of nanolayers on the surface of iron particles and realizes the thermoelectrochemical activity of composite electrodes. Conclusions. The study found that thermoelectric parameters of an electrode based on iron powder are determined as a function of the pH of the medium and the oxygen content. In the neutral medium electrodes lose ability to rever­sible processes needed for the formation of the thermogalvanic properties. The ability of a powdered iron-composite electrode to a thermo-galvanic element is formed in an alkaline medium.uk
dc.description.abstractruПроблематика. Воздействие кислорода на электрохимическое формирование поверхностных структур на частицах железа недостаточно учитывается в технологии производства композитных электродов для термогальванических источников тока; рассматриваются основные условия повышения производительности. Цель исследования. Цель работы состоит в том, чтобы определить электрохимические условия образования оксидных слоев на поверхности композиционного электрода из железного порошка при наличии кислорода в нейтральных и основных средах. Методика реализации. Для повышения эффективности воздействия кислорода исследование композитных электродов проводилось на открытом воздухе и в инертной атмосфере, сборка ячеек с композитными электродами проводилась на воздухе в двух вариантах: герметичном и перфорированном. Электрохимические исследования проводились на электрохимическом модуле Autolab 30 PGSTAT301N Metrohm Autolab с использованием 3-электродных ячеек. Микротекстуру железного порошка во время окислительно-восстановительных реакций исследовали с использованием сканирующего электронного микроскопа высокого разрешения Mira 3 FESEM Tescan USA Inc. на катоде с полевой эмиссией при SEM HV-10 КэВ и автоматическим измерением на изображении. Аналитический режим сканирующего микроскопа использовался для определения распределения компонентов поверхности и степени их окисления. Результаты исследования. Определено, что при низком парциальном давлении кислорода в диапазоне потенциалов от –0,23 до –0,88 В поверхностная структура железа имеет две стадии организации: 1 – мозаичная стадия с частичным покрытием поверхности железа FeO и Fe2O3; 2 – превращение мозаичной структуры в структуру ядро–оболочка. При высоком парциальном давлении кислорода и катодном потенциале >–0,88 В на поверхности структуры частиц железа образовались толстые слои оксида железа. Таким образом, парциальное давление кислорода играет основную роль в электрохимическом образовании нанослоев на поверхности частиц железа и реализует термоэлектрохимическую активность композитных электродов. Выводы. В ходе исследования было установлено, что термоэлектрические параметры электрода на основе порошкового железа определяются как функция рН среды и содержания кислорода. В нейтральной среде электроды теряют способность к обратимым процессам, необходимым для формирования термогальванических свойств. Способность порошкового железо-композитного электрода к термогальваническому элементу формируется в щелочной среде.uk
dc.description.abstractukПроблематика. Вплив кисню на електрохімічне формування поверхневих структур на частинках заліза недостатньо враховується в технології виробництва композитних електродів для термогальванічних джерел струму; розглядаються основні умови підвищення продуктивності. Мета дослідження. Мета роботи полягає в тому, щоб визначити електрохімічні умови формування оксидних шарів на поверхні композиційного електрода із залізного порошку за наявності кисню в нейтральних і основних середовищах. Методика реалізації. Для підвищення ефективності впливу кисню дослідження композитних електродів проводилося на відкритому повітрі та в інертній атмосфері, монтаж комірок із композитними електродами здійснювався на повітрі у двох варіантах: герметичному і перфорованому. Електрохімічні дослідження проводилися на електрохімічному модулі Autolab 30 PGSTAT301N Metrohm Autolab із використанням 3-електродних комірок. Мікротекстуру залізного порошку під час окисно-відновних реакцій досліджували з використанням скануючого електронного мікроскопа з високою роздільною здатністю Mira 3 FESEM Tescan USA Inc. на катоді з польовою емісією при SEM HV-10 кеВ і автоматичним вимірюванням на зображенні. Аналітичний режим скануючого мікроскопа використовувався для визначення розподілу компонентів поверхні та ступеня їх окиснення. Результати дослідження. Встановлено, що за низького парціального тиску кисню в діапазоні потенціалів від –0,23 до –0,88 В поверхнева структура заліза має дві стадії організації: 1 – мозаїчна стадія із частковим покриттям поверхні заліза FeO і Fe2O3; 2 – перетворення мозаїчної структури на структуру ядро–оболонка. За високого парціального тиску кисню і катодного потенціалу > –0,88 В на поверхні структури частинок заліза утворилися товсті шари оксиду заліза. Таким чином, парціальний тиск кисню грає основну роль в електрохімічному формуванні наношарів на поверхні частинок заліза і реалізує термоелектрохімічну активність композитних електродів. Висновки. У ході дослідження було встановлено, що термоелектричні параметри електрода на основі порошкового заліза є функціями pH середовища і вмісту кисню. У нейтральному середовищі електроди втрачають здатність до оборотних процесів, необхідних для формування термогальванічних властивостей. Здатність порошкового залізо-композитного електрода до термогальванічного елемента формується в лужному середовищі.uk
dc.format.pagerangePp. 76-82uk
dc.identifier.citationPershina, K. D. The electrochemical facing of powder iron for thermogalvanic elements / K. D. Pershina, O. V. Kravchenko, I. M. Shcherbatiuk // Наукові вісті КПІ : міжнародний науково-технічний журнал. – 2019. – № 1(123). – С. 76–82. – Бібліогр.: 15 назв.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/kpi-sn.2019.1.158840
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/39782
dc.language.isoenuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/uk
dc.sourceНаукові вісті КПІ : міжнародний науково-технічний журнал, 2019, № 1(123)uk
dc.subjectironuk
dc.subjectcarbonuk
dc.subjectcomposite electrodeuk
dc.subjectoxygenuk
dc.subjectcoatingsuk
dc.subjectelectrochemical formationuk
dc.subjectзалізоuk
dc.subjectвуглецьuk
dc.subjectкомпозитний електродuk
dc.subjectкисеньuk
dc.subjectпокриттяuk
dc.subjectелектрохімічне формуванняuk
dc.subjectжелезоuk
dc.subjectуглеродuk
dc.subjectкомпозитный электродuk
dc.subjectкислородuk
dc.subjectпокрытияuk
dc.subjectэлектрохимическое образованиеuk
dc.subject.udc621.351uk
dc.titleThe electrochemical facing of powder iron for thermogalvanic elementsuk
dc.title.alternativeЕлектрохімічне покриття порошкового заліза в термогальванічних елементахuk
dc.title.alternativeЭлектрохимическое покрытие порошкового железа в термогальванических элементахuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
NVKPI2019-1_09.pdf
Розмір:
664.09 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.01 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Наукові вісті КПІ: міжнародний науково-технічний журнал, № 1(123)