אלקטרודות סוללת אבץ-ספוג המדכאות דנדריטים

פרוטוקול זה מספק שיטה קלה ובעלות נמוכה ליצירת אלקטרודת אבץ המדכאת דנדריטים כאשר הם מחזוריים בסוללה אלקליין. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שניתן לכוונן בקלות את מבנה אלקטרודת האבץ על ידי שינוי גודל חלקיקי האבץ, סוג המקור וגודלו, או פרוטוקול טיפול בחום. ספוג המתכת שנוצר באמצעות פרוטוקול זה נופל לצפיפות היחסית ולגודל התא שיכול להיות קשה להשגה בשיטות ייצור קצף מתכת סטנדרטיות.

התחל בהוספת 2.054 מיליליטר מים נטולי יונים ו-4.565 מיליליטר דקאן לכוס זכוכית של 100 מיליליטר. לאחר מכן ממיסים 0.1 גרם SDS על ידי ערבוב התמיסה. לאחר מכן, הוסיפו לכוס חמישה מיליגרם של מלח נתרן CMC בעל צמיגות בינונית מסיס במים וערבבו במשך חמש דקות או עד להמסה.

השתמש בכלי ערבוב מפלסטיק או מצופה פלסטיק מכיוון שמשטח מתכתי יכול להשפיע לרעה על ספוגי האבץ שנוצרו. מוסיפים ומערבבים לכוס 0.844 גרם שרף קרבוקסימתיל תאית נפוח בלתי מסיס במים. שמור את הכוס על מערבל משוט תקורה המצויד במשוט פלסטיק ומערבב את כל התערובת ב -1, 000 סל"ד למשך חמש דקות.

מוסיפים 50 גרם אבקת אבץ וממשיכים לערבב עוד חמש דקות. לאחר חמש דקות עוצרים את המערבב ומסירים את הכוס. מניחים את הכוס בחומר ייבוש למשך חמש דקות בטמפרטורת החדר כדי להוציא את התערובת ותכולתה בוואקום.

חלקו את משחת האבץ לתבניות פוליפרופילן בקוטר של כ -10 מילימטר וגובה חמישה מילימטר לייבוש העיסה באוויר למשך הלילה. לאחר הייבוש, הוציאו בזהירות את משחת האבץ מהתבניות והניחו אותן לתוך מעטפת רשת המונחת על מחזיק אלומינה מחורץ. הנח את המכלול לתנור צינור עם יציאות להזרמת גז פנימה והחוצה מהצינור.

צינור גז חנקן לתנור למשך 30 דקות בקצב של 5.7 סנטימטרים לדקה כדי לטהר את התנור מאוויר. לאחר 30 דקות של טיהור, מצערת את גז החנקן לקצב קבוע של 2.8 סנטימטרים לדקה. תכנת את טמפרטורת התנור כך שתעלה באופן ליניארי מ-20 ל-369 מעלות צלזיוס במהלך 68 דקות, החזק על 369 מעלות צלזיוס למשך חמש שעות, עלה באופן ליניארי מ-369 ל-584 מעלות צלזיוס במהלך 105 דקות, ולאחר מכן כבה.

התחל את תוכנית התנור כשהחנקן ממשיך לזרום. עצור את זרימת גז החנקן באופן ידני לאחר חמש שעות של החזקת טמפרטורה וצנר אוויר נושם במהירות של 2.8 סנטימטרים לדקה. הניחו לתנור להתקרר לטמפרטורת החדר לאחר הפסקת תוכנית החימום תוך שמירה על זרימת אוויר הנשימה.

לבסוף, הסר את ספוגי האבץ שהתקררו וניסר או שייף אותם למידות הרצויות. הוסף 10.5 מיליליטר מים נטולי יונים לכוס זכוכית של 100 מיליליטר. לאחר מכן מוסיפים 0.12 גרם מסטיק תאית מסיס במים בעל צמיגות גבוהה ומערבבים בעזרת כלי ערבוב מצופה פלסטיק.

מערבבים את התערובת ביד במשך חמש דקות או עד שהגומי התאית נמס. מוסיפים 2.4 גרם קורנפלור תוך כדי מערבולת הכוס במשך שתי דקות ולאחר מכן מוסיפים 120 גרם אבקת אבץ מוכנה תוך כדי מערבולת של שתי דקות נוספות. לאחר שתסיים, לחץ את משחת האבץ שהתקבלה לתוך חללי התבנית הרצויים והשאיר אותם לייבוש למשך הלילה בטמפרטורה של 70 מעלות צלזיוס באוויר הפתוח בתנור.

לאחר הייבוש, הוציאו בזהירות את משחת האבץ מהתבניות והניחו אותן לתוך מעטפת רשת המונחת על מחזיק אלומינה מחורץ. הנח את המכלול לתנור צינור עם יציאות להזרמת גז פנימה והחוצה מהצינור. צינור גז חנקן לתנור למשך 30 דקות בקצב של 5.7 סנטימטרים לדקה כדי לטהר את התנור מאוויר.

לאחר 30 דקות של טיהור, מצערת את גז החנקן לקצב קבוע של 2.8 סנטימטרים לדקה. תכנת את טמפרטורת התנור כך שתעלה באופן ליניארי מ-20 ל-369 מעלות צלזיוס במהלך 68 דקות, החזק על 369 מעלות צלזיוס למשך חמש שעות, עלה באופן ליניארי מ-369 ל-584 מעלות צלזיוס במהלך 105 דקות, ולאחר מכן כבה. התחל את תוכנית התנור כשהחנקן ממשיך לזרום.

לאחר חמש שעות של החזקת טמפרטורה, עצור את זרימת גז החנקן באופן ידני והזרם אוויר נושם במהירות של 2.8 סנטימטרים לדקה. הניחו לתנור להתקרר לטמפרטורת החדר לאחר הפסקת תוכנית החימום תוך שמירה על זרימת אוויר הנשימה. לבסוף, הסר את ספוגי האבץ שהתקררו וניסר או שייף אותם למידות הרצויות.

פרוטוקול זה שימש לייצור ספוגי אבץ מבוססי תחליב בצפיפות של 2.8 גרם לסמ"ק וספוגים על בסיס מימי בצפיפות של 3.3 גרם לסמ"ק. ספוגי האבץ צריכים להיות קשיחים ושבירים. חתכי הרוחב שלהם צריכים להיראות דומים לאלה המוצגים כאן.

כל המאפיינים של ספוגי האבץ המתקבלים צריכים להיות בטווחים המופיעים בכתב היד הטקסטואלי. אלקטרודת ספוג האבץ מציגה יציבות מחזורית בקיבולת גרבימטרית של 328 מיליאמפר שעה לגרם אבץ, הממפה לעומק פריקה של 43%. לאחר מחזור אלקטרוכימי נרחב של אלקטרודות האבץ שנבנו כדי להעריך את יעילותן, לא נצפו דנדריטים בסריקת מיקרוגרפים אלקטרוניים של אלקטרודות ספוג האבץ.

פני השטח של ספוג האבץ עוברים ארגון מחדש במהלך הרכיבה על אופניים. ככל שרמת הפריקה עמוקה יותר וחיי המחזור ארוכים יותר, כך כמות הארגון מחדש גדולה יותר. כשאתם מנסים את הפרוטוקול הזה, זכרו לערבב את התערובת בעזרת כלי מצופה פלסטיק.

ניתן להשתמש בתהליכי ייצור דומים ליצירת סוגים אחרים של קצף מתכת המבוססים על מתכות שונות עבור יישומים רבים.