Mekanik alaşımlandırma ile üretilen MgNi alaşımının elektrokimyasal hidrojen depolama performansına Al, B, Pd, Ti ve Zr katkı elementlerinin etkisi
Effect of Al, B, Pd, Ti and Zr additive elements on the electrochemical hydrogen storage performance of MgNi alloy synthesized by mechanical alloying
Yazar: GİZEM ÖZDEMİR
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA ANIK
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışmada mekanik alaşımlandırma ile sentezlenen MgNi, Mg0.9(M)0.1Ni, Mg0.8(M)0.2Ni (M = Al, B, Ti, Zr) ve Mg1-x(Pd)xNi (x =0,03, 0,05, 0,06, 0,07, 0,08, 0,1 ve 0,2) alaşımlarının elektrokimyasal hidrojen depolama karakteristikleri incelenmiştir. X ışın difraksiyonu çalışmaları amorf/nanokristalin MgNi alaşım yapısını elde etmek için 15 saat öğütmenin yeterli olmasına rağmen anafaz içinde tüm nikelin tamamen çözünmesi için en az 25 saat öğütmenin gerekli olduğunu göstermektedir. Tüm alaşımların deşarj kapasiteleri 15 saat öğütmeye kadar keskin bir şekilde yükselmektedir. 15 ile 25 saat öğütme süresi aralığında alaşım deşarj kapasitelerinde önemli bir değişim görülmemektedir. 25 saatin üzerindeki öğütme sürelerinde, öğütme süresinin artmasıyla alaşım deşarj kapasiteleri düşmektedir. Titanyum, MgNi alaşımının deşarj performansını önemli bir şekilde geliştirmektedir. Alüminyum, MgNi alaşımının ilk deşarj kapasitesini düşürmesine rağmen alaşım kapasite koruma oranını iyileştirmektedir. Borun hiçbir pozitif etkisi olmamasına rağmen zirkonyumun sınırlı da olsa alaşımın çevrim kararlılığı üzerinde olumlu etkisi mevcuttur. MgNi, Mg0.9(M)0.1Ni ve Mg0.8(M)0.2Ni (M = Al, B, Ti, Zr) alaşımları arasında en iyi deşarj performansının Mg0.8Ti0.2Ni alaşımında olduğu gözlemlenmektedir.Paladyum içeren alaşımların başlangıç deşarj kapasiteleri düşük olmakla beraber şarj / deşarj çevrim kararlılıkları oldukça iyidir (Mg0.8Pd0.2Ni hariç). X-Işın sonuçlarına göre Mg0.8Pd0.2Ni alaşımda MgPd fazı oluştuğu görülmektedir. Bu fazın Mg0.8Pd0.2Ni alaşımının deşarj performansında büyük bir kayıp oluşturduğu tahmin edilmektedir. Mg1-x(Pd)xNi (x =0,03, 0,05, 0,06, 0,07, 0,08, 0,1 ve 0,2) alaşımları arasında Mg0.93Pd0.07Ni alaşımı en iyi deşarj performansına sahiptir.

Abstract:
In this study the electrochemical hydrogen storage characteristics of MgNi, Mg0.9(M)0.1Ni, Mg0.8(M)0.2Ni (M = Al, B, Ti, Zr) and Mg1-x(Pd)xNi (x =0,03, 0,05, 0,06, 0,07, 0,08, 0,1 and 0,2) alloys synthesized by mechanical alloying were investigated. X-ray diffraction studies showed that although 15 h milling was enough to obtain amorphous/nano-crystalline MgNi alloy structure, the dissolution of all nickel in the main phase required at least 25 h milling. The discharge capacities of the alloys were observed to increase sharply up to 15 h milling. Between 15 and 25h milling time, discharge capacities of alloys did not change considerably. Above 25h milling time, the discharge capacities of the alloys reduced with the increase in the milling time. Titanium improved MgNi alloy discharge performance significantly. Although aluminum reduced the initial discharge capacity of MgNi alloy, it improved the alloy capacity retention rate. Despite the absence of any positive effect of boron, zirconium had limited positive effect on the alloy cyclic stability. Among the MgNi, Mg0.9(M)0.1Ni, Mg0.8(M)0.2Ni (M = Al, B, Ti, Zr) alloys, Mg0.8Ti0.2Ni alloy has the best discharge performance.Although palladium including alloys exhibited low initial discharge capacity, the charge/discharge cycle stability of the alloys were quite satisfactory (except Mg0.8Pd0.2Ni). X-ray diffraction studies showed that MgPd phase forms in Mg0.8Pd0.2Ni alloy. This phase was estimated to cause considerable reduction in the discharge capacity of Mg0.8Pd0.2Ni alloy. Among the Mg1-x(Pd)xNi (x =0,03, 0,05, 0,06, 0,07, 0,08, 0,1 and 0,2) type alloys, Mg0.93Pd0.07Ni alloy has the best discharge performance.Keywords: MgNi, mechanical alloying, electrochemical hydrogen storage, electrochemical impedance spectroscopy