Кинетика электродных процессов в электрохимических системах с твердыми оксидными электролитами

Кинетика электродных процессов в электрохимических системах с твердыми оксидными электролитами

Автор: Бронин, Димитрий Игоревич

Шифр специальности: 02.00.05

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2007

Место защиты: Екатеринбург

Количество страниц: 283 с. ил.

Артикул: 3414776

Автор: Бронин, Димитрий Игоревич

Стоимость: 250 руб.

Кинетика электродных процессов в электрохимических системах с твердыми оксидными электролитами  Кинетика электродных процессов в электрохимических системах с твердыми оксидными электролитами 

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. ТВЕРДЫЕ КИСЛОРОДПРОВОДЯЩИЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ
1.1.1. Электролиты на основе ХЮ2
1.1.2. Электролиты на основе СеОг
1.1.3. Электролиты на основе ЬаОаОз
1.2. КИСЛОРОДНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ
1.2.1. Платиновый электрод
1.2.2. Электроды из серебра, палладия и золота
1.2.3. Электроды на основе манганита лантана
1.2.4. Электроды на основе Ба,8гСоОз и Еа,8гЕе,СоОз
1.3. ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ
1.4. ДВОЙНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙСЛОЙ В ТВЕРДЫХ ЭЛЕК ТРОЛИТАХ
1.4.1. Электрокап и ллярные явления
1.4.2. Емкость двойного электрического слоя
ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. Изучение свойств электролитов на основе БаСаОз
2.2 Исследования электродной системы Рт Ог I Еа,8гОаОз
2.3. Изучение свойств электродов в контакте с 1.а,8гОа,МОз электролитом, в поверхностный слой которого вводился кобальт
2.4. Эксперименты с применением электродов на основе Ба,8гЕе,СоОз
2.5. Эксперименты с применением электродов на основе Еа,8гМпОз
2.6. Исследования электродов из окисленной платины
2.7. Эксперименты с электродами из оксида индия .
2.8. Исследование электродной системы РЕ Н2Н2ОI Ба,8гОа,МдОз
2.9. Изучение электродной системы 8п, Н НгО I г,УКЬх
2 Изучение электрокап и л лярных явлений на границе раздела жидкий
металл твердый электролит
2 Изучение эффекта электрокапиллярюсти в электрохимических ячейках с платиновыми электродами
2 Определение емкости платинокислородного электрода в контакте с электролитом .i.методом потенциостатичсского импульса
2 Изучение природы элемента с постоянным углом сдвига фаз и определение емкости двойного слоя из параметров его адмитганса
ГЛАВА 3. ТВЕРДЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ НА ОСНОВЕ ГАЛЛАТА ЛАНТАНА
3.1. ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И ФАЗОВОГО СОСТАВА Ьа.8г0а.М ЭЛЕКТРОЛИТОВ
3.2. СВОЙСТВА Еа,8гОа,МОз ЭЛЕКТРОЛИТА, ДОПИРОВАННОГО
КОБАЛЬТОМ
3.3. СТАРЕНИЕ ЬтОаМОзЭЛЕКТРОЛИТОВ
ГЛАВА 4. КИНЕТИКА КИСЛОРОДНОЙ РЕАКЦИИ
4.1. МЕХАНИЗМ КИСЛОРОДНОЙ РЕАКЦИИ НА ПЛАТИНОВОМ ЭЛЕКТРОДЕ В КОНТАКТЕ С ЭЛЕКТРОЛИТОМ Еа,8г0а,М
4.2. ПОВЕДЕНИЕ Ьа,8гСо ЭЛЕКТРОДОВ В КОНТАКТЕ С ЭЛЕКТРОЛИТОМ Еа,8гСа,МОэ И СВОЙСТВА ПЛАТИНОВЫХ ЭЛЕКТРОДОВ В КОНТАКТЕ С ЭЛЕКТРОЛИТОМ Ьа,8гОа,МвОз В ПОВЕРХНОСТНЫЙ СЛОЙ КОТОРОГО ВВЕДЕН КОБАЛЬТ
4.3. КИСЛОРОДНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ НА ОСНОВЕ Ьа,8гЕе,СоОз
4.3.1. Ьа.8гЕе,Со катоды с добавками нанооксида меди для топливных элементов с твердым электролитом на основе СеОд
4.3.2. Электроды на основе Ба,гРе,СоОз в контакте с электролитами Се, 8тСЬ и Ьа.8гСаЛОз
4.4. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЭЛЕКТРОДОВ НА ОСНОВЕ Ьа,8гМпОз
4.4.1. Влияние условий термообработки на электрохимическую активность электродов на основе Ьа,8гМп, модифицированных Ргх
4.4.2. Сравнительные исследования электрохимической активности кислородных электродов на основе Ба,8гМпОз в контакте с Се,8ш и ,г,з электролитами
4.5. КИНЕТИКА ПРОТЕКАНИЯ КИСЛОРОДНОЙ РЕАКЦИИ НА ЭЛЕКТРОДЕ ИЗ ОКИСЛЕННОЙ ПЛАГИНЫ В КОНТАКТЕ С 7г,У ЭЛЕКТРОЛИТОМ
4.6. КИСЛОРОДНЫЙ ЭЛЕКТРОД ИЗ ОКСИДА ИНДИЯ В КОНТАКТЕ С Ув7 ЭЛЕКТРОЛИТОМ
4.6.1. Структура и электропроводность пленок 1п3, сформированных на
7г,У электролите
4.6.2. Электрохимические свойства кислородного электрода из 1п2Оз ГЛАВА 5. КИНЕТИКА ЭЛЕКТРОВОССТАНОВЛЕНИЯ ВОДЫ И
ЭЛЕКТРООКИСЛЕНИЯ ВОДОРОДА
5.1. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ ПЛАТИНОВОГО ЭЛЕКТРОДА В КОНТАКТЕ С Еа,8гСаОз ЭЛЕКТРОЛИТОМ В АТМОСФЕРЕ
5.2. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ ЖИДКОГО ОЛОВЯННОГО ЭЛЕКТРОДА В КОНТАКТЕ С 7г,У ЭЛЕКТРОЛИЗ ОМ В СРЕДЕ ВОДОРОДА 1 Н
ГЛАВА 6. ДВОЙНОСЛОЙНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ЭЛЕКТРОДНЫХ СИСТЕМАХ С ТВЕРДЫМИ ОКСИДНЫМИ ЭЛЕКТРОЛИТАМИ
6.1. ЭЛЕКТРОКАПИЛЛЯРНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ЭЛЕКТРОДНЫХ СИСТЕМАХ ЖИДКИЙ МЕТАЛЛ ТВЕРДЫЙ ЭЛЕКТРОЛИТ
6.2. ПРОЯВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОКАПИЛЛЯРНОСТИ В ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ЯЧЕЙКАХ С ПЛАТИНОВЫМИ ЭЛЕКТРОДАМИ И ЭЛЕКТРОЛИТОМ НА ОСНОВЕ7Ю
6.3. ЗАВИСИМОСТИ ЕМКОСТЬ ПОТЕНЦИАЛ ЖИДКОГ О ОЛОВЯННОГО ЭЛЕКТРОДА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ЧАСТОТАХ ПЕРЕМЕННОГО ГОКА
6.4. ХРОНОАМПЕРОМЕТРИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ Ш1АТИИОКИСЛОРОДНОГО ЭЛЕКТРОДА В КОНТАКТЕ С гг,У ЭЛЕКТРОЛИТОМ
6.5. ПРИРОДА ЭЛЕМЕН ТА С ПОСТОЯННЫМ УГЛОМ СДВИГА ФАЗ И ЕМКОСТЬ ДВОЙНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СЛОЯ
6.5.1. Природа элемента с постоянным углом сдвиг а фаз
6.5.2. Определение емкость двойного слоя из параметров элемента с постоянным углом сдвига фаз
ГЛАВА 7. ЭЛЕКТРОДЫ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ
7.1. ЭЛЕКТРОДЫ ДЛЯ ТОПЛИВНОГО ЭЛЕМЕНТА С Ьа,8г0а,М ЭЛЕКТРОЛИТОМ
7.1.1. Катод на основе кобальтита лантанастронция
7.1.2. Никслькермстный анод
7.2. КОМПОЗИЦИОННЫЙ КАТОД НА ОСНОВЕ Ба,8гМп ДЛЯ ОДНОКАМЕРНЫХ ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
7.3. ИЗМЕНЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОДОВ ПРИ ДЛИТЕЛЬНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАХ
7.3.1. Временные зависимости характеристик электродов на основе Ьа,8гНе,СоОз в контакте с электролитом Се,8т
7.3.2. Поведение во времени поляризационного сопротивления электродов на основе Ба,8гРе,СоОзв контакте с электролитом Ьа,8гОа,МЕОз
7.3.3. Поведение во времени характеристик электродов на основе
Ьа,8гМп в контакте с электролитом Се,8т
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Поэтому мнения большинства авторов сходятся в том, что на манганитах кислородная реакция протекает, в основном, по 1му маршруту, вследствие чего протяженность трехфазной границы играет решающую роль в их электрохимической активности, а лимитирующая стадия кислородной реакции связана с поверхностной диффузией адсорбированного атомарного кислорода , , как и в случае платиновых электродов. В некоторых работах в качестве скоростьопредсляющей стадии предполагается адсорбция кислорода на поверхности манганита 9, 2, 3. В условиях катодной поляризации иили при высоких температурах и низком парциальном давлении кислорода в заметной мере проявляется параллельный Пй маршрут кислородной реакции, связанный с разрядом кислорода на поверхности электрода и транспортом ионов кислорода через его объем к двухфазной границе электродэлектролит. Гренобля 3, 4 и Мицусаки с соавторами на плотных тонких мкм электродах 6. Значительный прогресс в понимании кинетики на манганитовых электродах был достигнут благодаря исследованиям плотных электродов с заданной геометрией, изготовленных методом фотолитографии, у которых охарактеризованы длина трехфазной границы, площадь двухфазной границы и толщина. В цикле работ Хориты с соавт. ВИМС анализировались карты распределения изотопа О в ячейках с такими аттестованными электродами . Было показано, что в условиях катодной поляризации реализуется два маршрута кислородной реакции Iый поверхностный и i объемный, причем основная зона электрохимической реакции сконцентрирована вблизи 3фазной 1раницы. На основании результатов импедансной спектроскопии плотных микроэлсктродов разной площади Брижкин с соавт. Iму маршруту, а при катодной поляризации Нй маршрут может доминировать даже для довольно толстых электродов мкм. Попытки использования кислородных электродов в электрохимических ячейках с электролитами показали, что их электрохимическая активность очень низка , 2, 3. При этом природа такого поведения оставалась невыясненной, что потребовало проведения нами соответствующих исследований раздел 4. Допированный стронцием кобалыит лантана, ,3 , обладает высокой каталитической активностью в отношении электровосстановлсиия кислорода. Однако широкое практическое применение ограничивается тем, что их КЛТР очень высок 6 К1 6, и они плохо совместимы с электролитами изза их химического взаимодействия при температурах формирования электродов с образованием и . Использование возможно с электролитами на основе оксида церия, где такое взаимодействие практически отсутствует. Хорошие результаты дает их применение в случае электролита, что показано в разюле 7. Вследствие тех же проблем химического взаимодействия, что и в случае электродов из , применение с электролитами затруднительно, но возможно для и электролитов. Химическая инертность электродов в отношении электролитов на основе Се показана в работе 8. К настоящему времени многие исследователи используют состава . КТР. При 0С значение электропроводности , по данным различных авторов, составляет Смсм . Ионная проводимость также довольно высока около 3 Смсм при 0С 9. Очень важно, что КТР ферритокобальтитов лантанастронция ближе к КТР твердых электролитов, чем в случае кобапьтита лантанастронция. Коэффициент линейного термического расширения КЛТР по данным 0 составляет ,5Т К1 в температурном диапазоне С, а при 0С, по данным 5, 7, равен , К1. Исследования Баумана с соавт. Ий маршрут протекания кислородной реакции полностью определяет всю кинетику электродного процесса. Лимитирующей стадией является ионизация кислорода, адсорбированного на поверхности электрода, а диффузия ионов кислорода в объеме электрода представляет значительно меньшие затруднения. Катодная поляризации около 1 В за несколько минул приводит к значительному увеличению электрохимической активности электродов, увеличивая их каталитическую активность и снижая затруднения ионизации кислорода 3. Такой же эффект, как уже говорилось, характерен и для электродов 6, 3, 4. На пористых электродах из I. Сведениями об использовании электродов для электролита мы не располагаем. Наши результаты, приведенные в разделах 4. Сеэлектролитах, но и на электролите из . Из других кобальтигов, перспективных для кислородных электродов, необходимо выделить твердые растворы ,3, которые проявляют высокую электрохимическую активность в контакте с электролитами 5 и с электролитами на основе оксида церия 6.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.217, запросов: 121