باتری‌های روی-هوا در کنار ویژگی‌های مثبتی که در ذخیره‌سازی انرژی دارند با چالش‌هایی نیز سر‌و‌کار دارند که مهم‌ترین آن‌ها فرآیند خوردگی خودبه‌خودی روی و آزاد شدن گاز هیدروژن است. ازاین‌رو، در این مطالعه سعی شد عملکرد آندهای روی اصلاح شده با دو افزودنی گرافیت و مس در باتری‌های روی-هوا اولیه در رابطه با مزاحمت واکنش تولید هیدروژن بررسی شود. در بخش اول طراحی ساختار یک الکترود مناسب برای انجام آزمایش‌های موردنیاز بهینه شد. سپس به‌منظور بررسی فعالیت الکترودهای طراحی شده، ابتدا تأثیر آن‌ها در واکنش مزاحم تولید هیدروژن و آزادسازی گاز هیدروژن با آزمون‌های پتانسیل مدارباز و پلاریزاسیون پتانسیودینامیکی (تافل) بررسی شد که مشاهده شد در اثر افزودن گرافیت و مس پتانسیل تعادلی از 34/1- ولت برای نمونه روی خالص به ترتیب به 42/1- و 43/1- ولت رسید. افزودنی‌ها باعث منفی‌تر شدن پتانسیل خوردگی و کاهش چگالی جریان خوردگی از 7200 میکرو آمپر بر سانتی‌متر مربع برای نمونه ساده به 6300 و 4300 میکرو آمپر بر سانتی‌متر مربع برای نمونه حاوی گرافیت و مس کاهش یافت. سپس برای بررسی فعالیت الکتروشیمیایی الکترودهای ذکرشده ولتاموگرام چرخه‌ای و روبش خطی آن‌ها ثبت شد و مشاهده شد که بیشینه چگالی جریان از 23/39 میلی‌آمپر بر سانتی‌متر مربع به 29/65 و 78/76 میلی‌آمپر بر سانتی‌متر مربع به ترتیب برای الکترود حاوی گرافیت و مس رسید. در آخر تأثیر این افزودنی‌ها بر روی مقاومت الکترود کار و ساختار الکترودهای روی با میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و طیف‌سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDX) مطالعه شد.

در بخش بعدی برای مطالعه تأثیر الکترودهای روی اصلاح شده با گرافیت و مس در باتری، از آنالیزهای I-V-P و تخلیه (در جریان 1 میلی‌آمپر) استفاده شد و مشخص شد که باگذشت زمان افت ولتاژ برای باتری با آند روی خالص نسبت به آند اصلاح شده با گرافیت و مس به ترتیب 46/2 و 06/3 برابر شد؛ و طول عمر باتری از 7600 ثانیه برای آند روی خالص به 9010 و 9781 ثانیه برای آند اصلاح شده با گرافیت و مس رسید.

در پایان نتیجه گرفته شد که الکترودهای اصلاح شده با گرافیت و مس در این مطالعه بر فعالیت الکتروشیمیایی آند، کاهش خوردگی خودبه‌خود خودی روی و به دنبال آن کاهش واکنش مزاحم تولید هیدروژن تأثیر مثبت داشت که در عمل مقدار هیدروژن کمتری تولید ‌شده و طول عمر، ظرفیت و بازده مؤثر باتری افزایش ‌یافت.

کلمات کلیدی: باتری روی-هوا، خوردگی خود به خودی روی، گرافیت، مس، واکنش مزاحم تولید هیدروژن.