деградация

Методами гальваностатического циклирования и электрохимической импедансной спектроскопии изучены процессы деградации при циклировании электродов из титаната натрия Na₂Ti₃O₇. Скорость деградации уменьшается от цикла к циклу по мере циклирования, а также при повышении тока циклирования. Сделан вывод, что основной причиной деградации является постепенное восстановление электролита с образованием нерастворимых продуктов (SEI).

С точки зрения производительности, безопасности, надёжности и долговечности мембранно-электродный блок (МЭБ) является наиболее критическим компонентом электролизной ячейки с твёрдым полимерным электролитом (ТПЭ). Большинство потерь производительности и большинство отказов в работе, происходящих в процессе работы электролизёра воды с ТПЭ, как правило, связано с МЭБ. Целью данной статьи является представление конкретных данных о механизмах деградации МЭБ и электролизёра в целом.

Показано, что анализ гальваностатических зарядно-разрядных кривых в нормированных координатах позволяет сделать предварительные выводы о механизме деградации электродов при циклировании. Если деградация обусловлена потерей активного вещества, все нормированные кривые совпадают. В случае, когда деградация связана с образованием изолирующих поверхностных плёнок, нормированные кривые смещаются по оси потенциалов. При структурных изменениях происходит качественное изменение формы гальваностатических кривых.

На основании анализа литературных и собственных экспериментальных данных сформулирован закон деградации кремниевых электродов при их циклировании. Показано, что ёмкость электрода Q на n-м цикле может быть вычислена из соотношения Q = Q₀ exp(kn+βn²/2), где Q₀ — начальная ёмкость, k и β — эмпирические константы.

Исследована структура и получены разрядные и зарядные характеристики тонкоплёночных электродов, полученных послойным магнетронным напылением кремния и алюминия в атмосфере с небольшими добавками кислорода. Показано, что такие электроды устойчиво циклируются с незначительной необратимой ёмкостью.