Influencia de fases secundarias catalíticas en aleaciones almacenadoras de hidruros

F. C. RUIZ, H. A. PERETTI, E. B. CASTRO, S. G. REAL Y A. VISINTIN

La Plata

Congreso; XVII Congreso Internacional SIBAE 2006; 2006

Las baterías de Ni-MH constituyen uno de los sistemas más promisorios para utilizar en aplicaciones portátiles y móviles. Entre otras ventajas, éstas baterías tienen una gran capacidad de almacenamiento de energía, no contaminan el medio ambiente y prácticamente no requieren mantenimiento.Muchos trabajos de investigación tienen como objetivo el desarrollo de nuevas aleaciones para mejorar el desempeño de dichas baterías. La aleación estudiada en este trabajo es del tipo AB2 y la composición es ZrCrNi. En trabajos realizados anteriormente con esta aleación se ha encontrado que durante la fusión de los componentes se forman microsegregaciones cuyas composiciones son Zr7Ni10, Zr9Ni11 y Zr8Ni21 teniendo estas fases secundarias un efecto catalítico en las propiedades electroquímicas del compuesto. En este trabajo se investigó el rol que cumplen las fases secundarias en tales propiedades. Con este propósito se prepararon electrodos compuestos por polvos de muestras de ZrCrNi sometidos a tratamientos térmicos de duración variable a fin de eliminar las fases secundarias. La estructura, morfología y composición de fases se estudiaron mediante XRD, SEM y EDS respectivamente. Los distintos electrodos fueron caracterizados electroquimicamente mediante estudios de ciclos de carga-descarga, capacidad de descarga a diferentes corrientes (HRD), potenciales de inicio y mitad de descarga, y espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS). Se prepararon electrodos a partir de polvos, mezclando 75 mg de aleación con igual cantidad de carbón teflonado  compactando a una presión de 1900 kg/cm2 . Se usó un alambre de Ni como colector de corriente. Las medidas electroquímicas se llevaron a cabo utilizando soluciones de KOH 7M a 23 °C, usando una malla de Ni como contraelectrodo y Hg/HgO como electrodo de referencia.Los experimentos de carga-descarga galvanostática se realizaron con un equipo ciclador diseñado y construido en el laboratorio. La carga se realizó con una corriente catódica de 6 mA durante un tiempo que asegure aplicar 20% más de la capacidad total, y la descarga, con una corriente anódica de 2 mA hasta un potencial de corte de -0.6 V. Las medidas de impedancia se realizaron con un equipo Autolab PGSTAT 30. El análisis de las medidas de impedancia en términos de un modelo fisicoquímico previamente desarrollado, permitió determinar parámetros cinéticos tales como la densidad de corriente de intercambio,área activa, radio promedio de las partículas de aleación y coeficiente de difusión de hidrógeno. A partir de los resultados obtenidos se concluye que: el efecto del recocido en la aleación ZrCrNi disminuye notablemente la capacidad de descarga y la activación debido a la disolución de las fases secundarias. La presencia de las fases catalíticas mejora las propiedades catalíticas para la reacción de evolución de hidrógeno, aumentando también el coeficiente de difusión de H en la aleación, ambos efectos favorecen el desempeño del electrodo mejorando la capacidad y la velocidad de activación aunque no se modifica la capacidad intrínseca de la aleación para absorber hidrógeno.