Анотація до роботи:

Коток В.А. Метод прискореного імпульсного розряду для оцінки Ni(OH)₂ як електродного матеріалу лужних акумуляторів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук зі спеціальності 05.17.03 – технічна електрохімія. – ДВНЗ “Український державний хіміко-технологічний університет”. Дніпропетровськ, 2009.

У дисертації розроблена математична модель прискореного імпульсного розряду оксидно-нікелевого електрода (ОНЕ), яка базується на дифузійній природі протікання процесу інтеркаляції протона при розряді. За допомогою математичної моделі виконано аналіз залежності між коефіцієнтом дифузії протона D, питомою поверхнею активної речовини S, об’ємною густиною струму i_V та тривалістю розряду t*. Розрахована апроксимаційна функція . Показано, що добуток DS² є критерієм структурної активності системи NiОOH/Ni(OH)₂, який враховує головні чинники, що контролюють швидкість електродного процесу – чинник макроструктури S і чинник мікроструктури D. Розроблено простий експериментальний метод визначення критерію DS² для Ni(OH)₂ – метод прискореного імпульсного розряду великими струмами (I/Q~10 год^–1).

Визначені значення критерію DS² для порошків, синтезованих різним способом. Встановлено, що найбільшу активність (DS²~111210^–4 с^-1) має Ni(OH)₂, одержаний при повільному синтезі з розведених розчинів NiSO₄ та KOH, а найменшу - подвійні шарові гідроксиди з Al та Zn (значення DS² відповідно 2.210^–4 с^–1 та 3.6210^–4 с^–1. У свою чергу гідроксиди нікелю, синтезовані електрохімічним шляхом у інтервалі густин струму 6-16 A/дм² показали середні показники критерію ~510^-4 с^-1, як і гідроксид, синтезований з концентрованих розчинів при миттєвому приливанні солі нікелю до лугу (DS²~ 6810^–4 с^–1). Синтезовані порошки гідроксиду нікелю у присутності графіту та карбометилцелюлози і графіту показали доволі низькі величини критерію (DS²~ 3,7910^–4 та 2,410^–4 с^–1).

Вивчено процес старіння активної речовини у розчині лугу. Показано, що при тривалому витримуванні у розчині КОН коефіцієнт використання активної речовини зменшується з одночасним збільшенням розміру ідеального кристалу у полікристалі, а критерій DS² зменшується.

Вперше експериментально доведено, що в перенесенні протонів діє механізм міграції в електричному полі. Оцінена величина протонної провідності кристалу NiOOH (~0,003 Ом^–1см^–1).

1. Розроблено простий метод визначення критерію структурної активності Ni(OH)₂ – метод прискореного імпульсного розряду.

2. Вперше запропонований узагальнений критерій структурної активності системи NiОOH/Ni(OH)₂, , який враховує чинники, що контролюють швидкість електродного процесу – питому поверхню S і коефіцієнт дифузії протонів D, легко визначається експериментально і не вимагає вимірювань коефіцієнта дифузії і питомої поверхні. Критерій є зручною характеристикою якості сировини у виробництві лужних акумуляторів.

3. Запропоноване нове напівемпіричне рівняння для рівноважного потенціалу оксидно-нікелевого електрода, яке не містить протиріч в граничних станах зарядженості_a1_і_a0.

4. Запропонована нова модель елементарного акта розряду оксидно-нікелевого електрода, яка пояснює факт відсутності блокування електронних контактів непровідним продуктом розряду Ni(OH)₂ і здатність до глибокого розряду.

5. Доведено існування міграційної складової перенесення протонів в ОНЕ, а також одержані оцінювання рухомості протонів і напруженості електричного поля в кристалі.

6. Визначені структурно-кінетичні характеристики промислових і синтезованих в лабораторії хімічним і електрохімічним методом нових активних матеріалів на основі Ni(OH)₂.

7. Показано, що при синтезі Ni(OH)₂ електрохімічним методом в щілинному діафрагмовому електролізері шляхом регулювання режиму електролізу можна одержувати продукт з заданими структурними (ступінь кристалічності) і кінетичними (структурна активність) характеристиками.

8. На синтезованому електрохімічним методом Ni(OH)₂ показано, що старіння активної речовини пов’язане зі зростанням ступеня кристалічності. Активуюча домішка кобальту підвищує питому ємність Ni(OH)₂, але не гальмує процесів старіння.

Публікації автора:

1. Получение гидроксида никеля как активного вещества щелочных аккумуляторов в щелевом диафрагменном электролизёре [Текст] / В.А. Коток, В.Л. Коваленко, И.Д. Пиниэлле, Н.Д._Кошель, В.В. Приймак // Вестник национального технического университета HTУ “ХПИ”. – 2005 – №1. – С. 76-79.

Здобувачем виконано синтез нікель(ІІ) гідроксиду в щілинному діафрагмовому електролізері з нерозчинним анодом при різних густинах струму.

2. Кошель, М. Д. Разрядные характеристики оксидно-никелевого електрода [Текст] / М.Д._Кошель, В. А. Коток // Вопросы химии и химической технологии. – 2006. - №2. – С. 104-106.

Здобувачем визначена залежність між струмом розряду та коефіцієнтом використання, також визначено параметр рівняння Пейкерта.

3. Кошель, М. Д. Модель разрядного процесса в квазиодномерном кристалле NiOOH [Текст] / М. Д. Кошель, В. А. Коток // Вопросы химии и химической технологии. – 2006. – №3. – С. 128 – 133.

Здобувачем сформульована теза про механізм акту розрядного процесу, що складається з відокремлених у просторі процесів – розряджання іону Ni³⁺ і входження протона в кристалічну решітку.

4. Кошель, М. Д. Определение кинетической активности редокс-системы NiOOH/Ni(OH)₂ [Текст] / М. Д. Кошель, В. А. Коток // Вопросы химии и химической технологии. – 2007. – №1. – С. 131-136.

Здобувачем виконано математичне моделювання розрядних кривих та проаналізовано вплив вхідних параметрів на результат моделювання.

5. Кошель, М. Д. Математическое моделирование кинетических закономерностей быстрого разряда однородного пористого оксидно-никелевого електрода [Текст] / М. Д. Кошель, В.А._Коток // Вопросы химии и химической технологии. – 2007. – №2. – С. 170 – 175.

Здобувачем виконано математичне моделювання транспортних процесів оксидно-нікелевого електроду. На основі одержаних результатів запропоновано метод визначення коефіцієнта електрохімічної активності нікель(ІІ) гідроксиду.

6. Кошель, М. Д. Исследование протонного переноса в системе NiOOH/Ni(OH)₂ [Текст] / М.Д. Кошель, В.А. Коток // Вопросы химии и химической технологии. – 2007. – №4. – С. 113 – 117.

Здобувачем експериментально оцінено коефіцієнт дифузії протона, рухомість протонів, протонна провідність кристалічної решітки активної речовини.

7. Кошель, М. Д. Исследование транспортно-кинетических свойств Ni(OH)₂ методом ускоренного импульсного разряда [Текст] / М. Д. Кошель, В. А. Коток // Вопросы химии и химической технологии. – 2007. – №6. – С. 187 – 192.

За допомогою методу прискореного імпульсного розряду здобувачем визначено транспортно-кінетичні характеристики Ni(OH)₂, що синтезовані різними способами.

8. Kotok, V. A. Nickel hydroxide ageing in different medias and its influence on electrochemical behavior in composition nickel electrode [Текст] / V. A. Kotok [та ін.] // Advanced Batteries and accumulators “ABA-8”: Праці міжнар. конф. – Brno, 2007. – P.202 – 206.

Здобувачем експериментально встановлено швидкість процесу старіння активної речовини у різних умовах.

9. Kovalenko, V. L. Electrochemical obtaining of Ni(OH)₂ from sulphate solution by flowing slit electrolyzer [Текст] / V. L. Kovalenko, V. A. Kotok, V. V. Malishev // First Regional Symposium on Electrochemistry of South-East Europe “RSE-SEE”: Праці міжнар. конф. – Rovinj, 2008. – P. 201 – 203.

Здобувачем проаналізовано залежність питомих електрохімічних характеристик нікель(ІІ) гідроксиду від густини струму отримання Ni(OH)₂ у щілинному діафрагмовому електролізері з нерозчинним анодом.