Małgorzata Karwowska – w 2008 roku ukończyła z wyróżnieniem

 Małgorzata Karwowska – w 2008 roku ukończyła z wyróżnieniem Wydział Chemii Uniwersytetu Warszawskiego, gdzie obecnie przygotowuje rozprawę doktorską. Jest współautorem pięciu publikacji naukowych. Temperatura i skład elektrolitu a właściwości ogniw niklowo‐wodorkowych (NiMH) Małgorzata Karwowska Wydział Chemii Uniwersytetu Warszawskiego Produkcja ogniw niklowo‐wodorkowych (NiMH) jest jedną z najważniejszych gałęzi nowoczesnego przemysłu baterii ładowalnych. Są one używane do zasilania niewielkich mobilnych urządzeń codziennego użytku (aparaty fotograficzne, kamery, telefony i in.) oraz w pojazdach o napędzie hybrydowym (np. Toyota Prius). Mimo szerokiego zastosowania nadal mają pewne ograniczenie – nie pracują w temperaturach poniżej (–)20C. Badanie właściwości stopów wodorochłonnych stosowanych w ogniwach NiMH jest kluczowe ze względu na ich rozwój. Jest to niezwykle ważne ze względu na rozporządzenia zakazujące produkowania i sprzedaży na terenie Unii Europejskiej ogniw niklowo‐kadmowych NiCd. Są one szkodliwe dla środowiska, ale – jak na razie – niezastąpione, dzięki trwałości w temperaturach nawet do (–)40C. Określenie wpływu temperatury i składu elektrolitu na pracę ogniwa NiMH może pomóc w zaprojektowaniu układu o wyższej pojemności i większej stabilności, konkurencyjnego w stosunku do NiCd. W ramach mojej pracy doktorskiej badam wpływ temperatury (z zakresu od (–)30°C do 40°C) i składu elektrolitu (roztwory wodorotlenków metali alkalicznych) na sorpcję wodoru w stopie wodorochłonnym typu AB5 stosowanym w ogniwach NiMH przez niemiecki koncern VARTA. Schematycznie proces ładowania i rozładowania elektrody wodorkowej można zapisać następująco: . Podczas ładowania stop metali (M) jest nasycany wodorem pochodzącym z elektrolizy wody (reakcja w prawą stronę), natomiast w czasie rozładowania wodór jest uwalniany z wytworzeniem jonów wodorowych, które reagują z jonami wodorotlenkowymi, dając wodę (reakcja w lewą stronę). W pracy nad ogniwami wodorkowymi kluczowe jest poznanie mechanizmu i kinetyki sorpcji wodoru w stopie. Szybkość można oceniać na podstawie współczynnika dyfuzji wodoru (DH). W swoich badaniach wykazałam, że w badanym układzie wartości DH rosną ze wzrostem temperatury pomiaru. Jednocześnie zaobserwowałam spadek wartości tego parametru ze wzrostem stopnia naładowania elektrody (SOC, state of charge) – niezależnie od temperatury. Na podstawie analizy wyników stwierdziłam, że szybkość desorpcji wodoru z materiału elektrody jest limitowana jego dyfuzją wewnątrz materiału. Wpływ temperatury przejawia się również w zmianach pojemności właściwej materiału elektrody. Obserwuję spadek pojemności w temperaturach poniżej 25°C. Na wymienione wyżej parametry w specyficzny sposób wpływają też kationy metali obecne w roztworze elektrolitu. Zarówno pojemność stopu, jak i kinetyka sorpcji wodoru różnią się znacznie dla różnych elektrolitów. Wszystkie badania elektrochemiczne prowadzę przy zastosowaniu techniki elektrody o ograniczonej objętości (LVE – limited volume electrode). Pozwala ona na przygotowanie elektrody w taki sposób, aby elementy zapewniające trwałość mechaniczną elektrody nie zaburzały informacji o materiale wodorochłonnym (nie stosuje się dodatkowych substancji spajających, jak np. PTFE, PVC). Ze względu na nietrwałość mechaniczną elektrody podczas wielokrotnego ładowania i rozładowania stosuję uchwyt teflonowy, który znacznie poprawia jej odporność na kruszenie. Badania prowadzę metodami elektrochemicznymi (chronowoltamperometria cykliczna, chronoamperometria, chronopotencjometria) i nieelektrochemicznymi (skaningowy mikroskop elektronowy, proszkowa dyfrakcja rentgenowska). W Polsce tematyka dotycząca stopów wodorochłonnych stosowanych w ogniwach NiMH jest podejmowana m.in. w ośrodkach Polskiej Platformy Technologicznej Wodoru i Ogniw Paliwowych (PPTWiOP). Pracownia Elekrochemicznych Źródeł Energii, w której przygotowuję pracę doktorską, jest członkiem PPTWiOP. LITERATURA 1. Z. Rogulski, J. Dłubak, M. Karwowska, M. Krebs, E. Pytlik, M. Schmalz, A. Gumkowska, A. Czerwiński, Journal of Power Sources 195 (2010) 7517–7523 Studies on metal hydride electrodes containing no binder additives. 2. P. Piela, Z. Rogulski, M. Krebs, E. Pytlik, M. Schmalz, J. Dłubak, M. Karwowska, A. Gumkowska, A. Czerwiński, Journal of Electrochemical Society, Volume 157, Issue 3, pp. A254‐A258 (2010) Characterization of Metal Alloy Powder Materials for Metal‐Hydride Anodes Using Thin‐Layer Electrode Approach. 3. A. Czerwiński, Z. Rogulski, J. Dłubak, A. Gumkowska, M. Karwowska, Przemysł chemiczny 88/6 2009, 642‐648 Perspektywy ogniw wodorkowych (NiMH).