Neste trabalho é feito um estudo do comportamento eletroquímico de eletrodos formados por pó de ligas de hidreto metálico do tipo AB 5 com formulações LaNi (5-x) Z x , onde Z é um elemento metálico que substitui parcialmente o Ni, que inclui Sn, Al, Mn e Pd. No caso do Mn, algumas estruturas do tipo AB 6 são também consideradas. A substituição de uma pequena fração do Ni pelo Al, Sn e Mn (x ≅ 0.3) promove um aumento da capacidade de armazenamento de hidrogênio (CAH), enquanto que o Pd leva à um decréscimo desta propriedade. Em geral todas as ligas apresentam alta CAH inicial, mas exibem baixa estabilidade. Foi observado que a diminuição da pressão de equilíbrio de hidrogênio em função do teor de Mn, nas ligas AB 5 , relaciona-se diretamente com o aumento do volume da cela cristalina unitária. Através de experimentos de impedância eletroquímica nota-se um aumento significativo da cinética de reação de hidretação/desidretação com o aumento do número de ciclos de carga/descarga do eletrodo, devido ao aumento da área ativa. Também foi observado que, no geral, as ligas que apresentam maior CAH são aquelas que possuem menor energia de ativação para a reação de oxidação de hidrogênio.This work reports studies on the electrochemical behavior of AB 5 -type hydrogen storage alloys, formed by LaNi (5-x) Z x , where Z is a metallic element partially replacing Ni, which included Sn, Al, Mn, and Pd. In the case of Mn, some AB 6 -type structures were also considered. Substitution of a small fraction of Ni by Al, Sn, and Mn (x ≅ 0.3) leads to an increase of the hydrogen storage capability (HSC), while for Pd there is a decrease of this property. Generally all alloys presenting larger initial HSC exhibit lower stability. A decrease of the hydrogen equilibrium pressure as a function of Mn content is observed for the AB 5 alloys and this is related to an increase of the crystalline unit cell volume. Electrochemical impedance measurements show a significant increase of the hydration/dehydration reaction kinetics due to a raise on the active area as a function of the charge/discharge cycle number. It is also seen that the alloys presenting larger HSC are those showing smaller activation energies for the hydrogen oxidation reaction.Keywords: hydrogen storage materials, electrode materials, energy storage materials, nickelmetal hydride battery
IntroductionThe use of metal-hydride (MH) alloys as negative electrode material in rechargeable alkaline batteries has grown in recent years, because of its high energy density, high rate capability, and environmental acceptability. Ni-MH batteries have been developed and commercialized to meet a strong market demand as a power source with a high performance/cost ratio. 1,2 Currently, the anodes of most Ni-MH batteries are based on the AB 5 family of intermetallic compounds. To improve the electrode performance and lower costs of hydrogen storage alloys, AB 5 type alloys have been developed with substitution of pure earth elements in A side (La) by a mischmetal-based multicomponent and the parti...