КАТОДНОЕ ВЫДЕЛЕНИЕ ВОДОРОДА НА ДИСИЛИЦИДЕ ЖЕЛЕЗА. I. ЩЕЛОЧНАЯ СРЕДА
Аннотация
Методами поляризационных измерений и электрохимической импедансной спектроскопии исследованы кинетические закономерности реакции выделения водорода на FeSi2-электроде в растворе 1,0 M NaOH. С помощью диагностических критериев для механизмов реакции выделения водорода, основанных на анализе зависимости параметров эквивалентной электрической схемы от перенапряжения, установлено, что реакция выделения водорода на дисилициде железа в щелочном электролите протекает по маршруту разряд – электрохимическая десорбция, где десорбция – скорость-определяющая стадия, обе стадии необратимы, коэффициенты переноса стадий равны (α1 = α2 = α), одновременно протекает реакция абсорбции водорода материалом электрода в диффузионном режиме (во всем исследованном интервале потенциалов), адсорбция атомарного водорода описывается уравнением изотермы Ленгмюра. Изучено влияние различных способов модификации поверхностного слоя FeSi2-электрода на кинетику и механизм катодного процесса. Обнаружено, что модификация поверхности дисилицида наводороживанием в 1,0 M NaOH при i = 30 мА/см2, анодным травлением в 0,5 M H2SO4 при E = 0,4 В (ст.в.э.), анодным травлением в 1,0 M NaOH при E = 0,1 В (ст.в.э.), химическим травлением в 5,0 M NaOH при 70 °С снижает перенапряжение выделения водорода; механизм катодного процесса в результате модификации не изменяется. Уменьшение перенапряжения выделения водорода на дисилициде железа обусловлено действием двух факторов: развитием поверхности и изменением состава поверхностного слоя электрода. Сделан вывод, что FeSi2 в щелочном электролите представляет перспективный электродный материал, проявляющий активность в реакции электролитического выделения водорода.
Литература
Borisenko V.E. Semiconducting Silicides. Berlin: Spring-er. 2000. 348 p.
Kittl J.A., Opsomer K., Torregiani C., Demeurisse C., Mertens S., Brunco D.P., Van Dal M.J.H., Lauwers A. Silicides and germanides for nano-CMOS applications. Mater. Sci. Eng. B. 2008. V. 154-155. P. 144-154. DOI: 10.1016/j.mseb.2008.09.033.
Yuan L., Wang H.M. Corrosion behaviors of a γ-toughened Cr13Ni5Si2/Cr3Ni5Si2 multi-phase ternary metal silicide alloy in NaCl solution. Electrochim. Acta. 2008. V. 54. P. 421-429. DOI: 10.1016/j.electacta.2008.07.056.
Shein A.B. Electrochemistry of silicides and germanides of transition metals. Perm': Perm. Gos. Un-t. 2009. 269 p. (in Russian).
Xu J., Zhou C., Jiang S. Investigation on corrosion behavior of sputter-deposited nanocrystalline (MoxCr(1-x))5Si3 films by double cathode glow plasma. Intermetallics. 2010. V. 18. N 8. P. 1669-1675. DOI: 10.1016/j.intermet.2010.05.002.
Chen H., Ma Q., Shao X., Ma J., Huang B.X. Corrosion and microstructure of the metal silicide (Mo(1-x)Nbx)5Si3. Corrosion Sci. 2013. V. 70. P. 152-160. DOI: 10.1016/j.corsci.2013.01.024.
Mangelinck D. Chapter 9. The Growth of Silicides and Germanides. Handbook of Solid State Diffusion. V. 2: Diffusion Analysis in Material Applications. 2017. P. 379-476.
Shein A.B., Kichigin V.I., Panteleeva V.V. Investigation of the electrocatalytic activity of a number of metal-like and intermetallic compounds in the hydrogen evolution reaction and the development of ways to improve it. Vestn. Perm. Nauch. Tsentra UrO RAN. 2017. N 2. P. 96-100 (in Russian).
Panteleeva V.V., SheinA.B., Kamenshchikov O.Yu. Active anodic dissolution of nickel monosilicide in sulfu-ric aqcid solution containing sodium fluoride. Kondensir. Sredy i Mezhfaz. Granitsy. 2014. V. 16. N 2. P. 189-195 (in Russian).
Panteleeva V.V., Shein A.B., Kichigin V.I. Impedance of anodic processes on iron group metal silicides in acidic and alkaline media. Korroziya: Materialy, Zashchita. 2017. N 6. P. 1-10 (in Russian).
Panteleeva V.V., Shein A.B. Passivation of monosilicides of iron and cobalt in alkaline electrolyte. Kondensir. Sredy i Mezh-faz.Granitsy. 2015. V. 17. N 4. P. 479-486 (in Russian).
Zhang X.G. Electrochemistry of silicon and its oxide. New York: Kluwer Academic/Plenum Publishers. 2001. 510 p.
Povroznik V.S., Shein A.B. Internal and external factors of cathodic hydrogen evolution on iron group metal sili-cides. Zashchita Metallov. 2007. V. 43. N 2. P. 216-221 (in Russian).
Kichigin V.I., Sherstobitova I.N., Shein A.B. Impedance of electrochemical and corrosion systems: tutorial on a special course. Perm': Perm. Gos. Un-t. 2009. 239 p. (in Russian).
Orazem M.E., Tribollet B. Electrochemical Impedance Spectroscopy. New York: J. Wiley and Sons, Hoboken. 2008. 533 p.
Impedance Spectroscopy: Theory, Experiment, and Applications Second Edition. Evgenij Barsoukov and J. Ross Macdonald. John Wiley & Sons. Inc.. Hoboken. New Jersey. Raman Spectroscopy. 2005. 595 p.
Lasia A. Electrochemical Impedance Spectroscopy and Its Applications. In: Modern Aspects of Electrochemistry. Eds. by B.E. Conway, J. Bockris, R. White. New York: Kluwer Academic/Plenum Publishers. 1999. V. 32. P. 143-248.
Lim C., Pyun S.-I. Theoretical approach to faradaic ad-mittance of hydrogen absorption reaction on metal mem-brane electrode. Electrochim. Acta. 1993. V. 38. N 18. P. 2645-2652. DOI: 10.1016/0013-4686(93)85082-A.
Kichigin V.I., Shein A.B. Diagnostic criteria for hydrogen evolution mechanisms in electrochemical impedance spectroscopy. Electrochim. Acta. 2014. V. 138. P.325-333. DOI: 10.1016/j.electacta.2014.06.114.
Kichigin V.I., Shein A.B. Influence of hydrogen absorption on the potential dependence of the Faradaic impedance parameters of hy-drogen evolution reaction. Electrochim. Acta. 2016. V. 201. P. 233-239. DOI: 10.1016/j.electacta.2016.03.194.
