Kajian prestasi sel fuel magnesium-udara dan perilaku kakisan dengan kehadiran tiron dan natrium fosfat sebagai perencat kakisan

Abstract

Sel fuel magnesium-udara (MAFC) ialah sejenis sel fuel logam-udara yang boleh menjadi alternatif kepada bateri litium-ion sebagai peranti penyimpanan tenaga. Antara kelebihan MAFC ialah mempunyai ketumpatan tenaga yang lebih tinggi, sumber yang banyak dan lebih mesra alam. Walau bagaimanapun, MAFC mengalami masalah kakisan dan pemendapan yang teruk akibat tindak balas reaktif anod magnesium dalam elektrolit sekali gus mengurangkan ketahanan MAFC. Oleh itu, kajian kadar kakisan anod Mg dan pengoptimuman prestasi MAFC menggunakan elektrolit NaCl dan dua perencat kakisan iaitu Asid 4,5-dihydroxybenzene-1,3-disulfonik atau Tiron (C6H10Na2O8S2) dan Trinatrium fosfat (Na3PO4) pada kepekatan yang berbeza telah dijalankan. Kajian ini bermula dengan pembangunan sel tunggal MAFC. Selepas menguji beberapa faktor konfigurasi, sel tunggal MAFC dengan kedudukan antara elektrod selari yang menampung 0.5 L elektrolit dan kawasan aktif 70 sm2 telah berjaya dibangunkan. Seterusnya, ujian kakisan dilakukan melalui kaedah pengukuran penurunan berat badan manakala pencirian produk kakisan dianalisis menggunakan FESEM. Pengoptimuman prestasi MAFC ditentukan menggunakan Reka Bentuk Komposit Pusat (CCD) dalam Kaedah Respons Permukaan (RSM) dengan tiga faktor pemboleh ubah iaitu kepekatan NaCl, Tiron, dan Na3PO4. Daripada 18 eksperimen yang dicadangkan oleh RSM, model kuadratik signifikan telah dicadangkan dengan nilai F=18.09, nilai p=0.0002 (p<0.05), dan nilai R2=0.9532. Hasil kajian juga telah mendapatkan formula elektrolit yang optimum untuk sistem MAFC iaitu 10 wt.% NaCl, 0.25 wt.% Tiron dan 0.1 wt.% Na3PO4 dengan penghasilan ketumpatan kuasa setinggi 47.73 mW/sm2. Gabungan Tiron dan Na3PO4 dalam larutan NaCl dapat mengurangkan kadar kakisan (1 mm/tahun) dengan keberkesanan perencatan sebanyak 86.5% Kesimpulannya, perencat kakisan Tiron dan Na3PO4 dalam elektrolit NaCl boleh digunakan dalam sistem MAFC untuk mengurangkan kadar kakisan dan meningkatkan prestasi MAFC.