Кинетика электродных процессов и транспортные свойства в системе (H2+H2O+Ar),Me/BaCe1-xNdxO3-a/Me,(H2+H2O+Ar)

Кинетика электродных процессов и транспортные свойства в системе (H2+H2O+Ar),Me/BaCe1-xNdxO3-a/Me,(H2+H2O+Ar)

Автор: Банных, Алексей Витальевич

Шифр специальности: 02.00.05

Научная степень: Кандидатская

Год защиты: 2004

Место защиты: Екатеринбург

Количество страниц: 216 с. ил.

Артикул: 2621624

Автор: Банных, Алексей Витальевич

Стоимость: 250 руб.

Кинетика электродных процессов и транспортные свойства в системе (H2+H2O+Ar),Me/BaCe1-xNdxO3-a/Me,(H2+H2O+Ar)  Кинетика электродных процессов и транспортные свойства в системе (H2+H2O+Ar),Me/BaCe1-xNdxO3-a/Me,(H2+H2O+Ar) 

1. Литературный обзор
1.1 Структура твердых электролитов на основе ВаСеОз
1.2 Взаимодействие ВаСеОз с газовой атмосферой
1.3 Электропроводность электролитов на основе ВаСеОз
1.3.1 Влияние температуры на электропроводность ВаССхКха
1.3.2 Влияние парциального давления кислорода на электропроводность и ионный перенос в ВаСе,хИха
1.3.3 Влияние влажности на электропроводность ВаСс,.хЯх
1.3.4 Влияние природы и концентрации допирующей добавки на электропроводность ВаСс.хКхОз
1.4 Свойства границы раздела газэлектродВаСе,.хЯх,
1.5 Химическая устойчивость тврдых электролитов на основе ВаСе,.хЯ,Оз
1.6 Практическое применение тврдых электролитов на основе ВаСеОз
1.7 Обоснование и постановка задачи работы
2. Экспериментальные методики
2.1 Технология получения и аттестация керамики ВаСе.1Ози
2.2 Технология приготовления электродов
2.3 Методика расчта парциальных давлений кислорода водорода и воды в газовых смесях водород, вода и аргон
2.4 Измерение чисел переноса протонов и ионов кислорода в ВаСе,.хкх.а
2.4.1 Измерение чисел переноса протонов и ионов кислорода при пропускании тока
2.4.2 Измерение чисел переноса протонов и ионов кислорода методом
2.5 Измерение электропроводности электролита
2.6 Метод импсдансной спектроскопии для изучения характеристик газовых электродов
2.7 Методика поляризационных измерений
2.8 Оценка величины ошибок измерений
Результаты эксперимента и их обсуждение
3. Определение чисел переноса протонов и ионов кислорода в системе Ме,
Н2НВаСс,хх
3.1 Определение чисел переноса прогонов и ионов кислорода в системе НгНгО, ВаСеОМ, Н2Н
3.2 Определение чисел переноса протонов и ионов кислорода в системе Н2Н, ЛиВаСе,хЯхиЛи, Н2Н
3.3 Определение чисел переноса протонов и ионов кислорода в системе Н2Н, А8ВаСе,.хКхА, Н2Н
3.4 Определение чисел переноса протонов и ионов кислорода в системе Н2Н2О, ВаСс,.хЯхчР, Н2Н
3.5 Сравнение электрохимической активности различных электродов
3.6 О влиянии электрохимической активности электродов на значение чисел переноса кислорода и протонов в электрохимических системах с ВаСсНс,О3а
4. Электропроводность твердого электролита ВаСсЫс, НК
4.1 Температурная зависимость общей и парциальных ионных электропроводностей в ВаСеЖ0,
4.2 Зависимость электропроводности ВаСеК,ОзК1 от состава газовой среды в водородсодержащей атмосфере
4.3 Старение тврдого электролита ВаСеШ0,а
5. Термодинамика электродных равновесий в системе Н2Н2О, Ме ВаСе0 9И,.
6. Свойства границы раздела НгНгОАг, ЛВаСе0 9Ы,кх
6.1 Электрохимическое поведение Л электрода в контакте с ВаСсИ, при равновесном потенциале
6.1.1 Спектры импеданса и их анализ
6.1.2 Температурные зависимости поляризационного сопротивления постоянному току и парциальных поляризационных сопротивлений
6.1.3 Влияние состава газовой смеси НгНгОАг на поведение серебряного электрода
6.2 Электрохимическое поведение серебряного электрода в контакте с ВаСе0 9Ыс ,Сза при отклонении от равновесного потенциала
6.2.1 Температурные зависимости скоростей анодного и катодного процессов
6.2.2 Зависимости скоростей анодного и катодного процессов от состава газовой смеси Н2Н2ОЛГ
6.2.3 Результаты обработки поляризационных кривых по уравнению концентрационной поляризации
6.2.4 Результаты обработки поляризационных кривых по уравнению
разряда ионизации
6.2.5. Обсуждение данных эксперимента и результатов обработки
7. Свойства границы раздела Р,Н2Н2ОАгВаСеШ0,м
7.1 Электрохимическое поведение платинового электрода в контакте с ВаСеЫ,в при равновесном потенциале
7.1.1 Годографы импеданса и их анализ
7.1.2 Температурные зависимости поляризационного сопротивления постоянному току и парциальных поляризационных сопротивлении
7.1.3 Влияние состава газовой смеси НгНгОАг на поведение платинового электрода
7.1.4 Влияние состава твердого электролита на электрохимические свойства системы НгНгОЛг, РВаСе,.ХЫ1Х
7.2 Электрохимическое поведение платинового электрода в контакте с ВаСе0 9Ыс,к1 при отклонении от равновесного потенциала
7.2.1 Вил поляризационных кривых и их зависимость от состава газовой смеси Н2Н2ОАГ
7.2.2 Обработка поляризационных кривых по уравнению теории разряда ионизации
7.2.3 Зависимость сопротивления электролита от перенапряжения на электроде
7.2.4 Вид годографов импеданса электрода при отклонении от равновесного потенциала
7.2.5 Обсуждение вероятных маршрутов реакции I и 2 в электрохимической системе Р, гНгОАг ВаСс0 9Кб0,.а
Выводы по диссертации
Список обозначений
ВТПЭ высокотемпературные твердые протонные электролиты
V кислородная вакансия
электронная дырка
регулярный узел кислорода в кристаллической рештке
протон, локализованный на кислороде в кристаллической рештке
трхвалентный катион на месте церия в кристаллической рештке о, электропроводность iй частицы
i число переноса iй частицы
подвижность iй частицы
Ед энергия активации
0 степень заполнения поверхности
Р2 ,2,0 парциальное давление водорода, воды и кислорода
Е электродвижущая сила э.д с.
Ео э.д.с. кислородной концентрационной ячейки
Ец э.л.с. пароводяной концентрационной ячейки
О1г,0,о,0дг парциальные потоки водорода, воды и аргона
, поляризационное сопротивление проводимость
импеданс электрохимической ячейки
изменение энергии Гиббса
ДН изменение энтальпии реакции
изменение энтропии реакции
Ф., Потенциал электродной реакции разряда водорода
Потенциал электродной реакции разложения выделения
скачок внутреннего потенциала перенапряжение на электроде удельная электропроводность химический потенциал ьй частицы поток ьй частицы
Введение


К и Р КГ И О Па, указывают на заметную долю электронной проводимости п типа в общей электропроводности. При допировании оксидов со структурой псровскита катионами редкоземельных элементов образуются дефекты замещения несущие отрицательный заряд. V, 1. Принимая во внимание уравнения 1. КссР 2кЫоН, 1. Р 2 i влажный воздух 1. Мо гч энизкие Р, высокие Р2 1. Iv очень низкие Р2 и Рц2, высокие температуры 1. Электропроводность электролитов на основе ВаСеО. Как было показано выше, допнрованный церат бария относится к тврдым электролитам с примесным характером разу порядочен ия. Ы, , ф , объмная концентрация, абсолютная величина эффективного заряда и подвижность носителей 1го типа, соответственно. Для описания процессов переноса используют такое понятие, как число переноса. Иод ним понимают долю тока, переносимого 1 ми частицами. I 1. Таким образом, суммарную электропроводность кристалла можно выразить как сумму парциальных электропроводностей, обусловленных переносом I ми частицами. Т ,4 ехрЕхкТ 1. Из уравнения 1. При изучении зависимости электропроводности допированного церата бария от температуры на воздухе в ряде работ было показано, что электропроводность при увеличении температуры увеличивается. Однако зависимость не является линейной. При возрастании температуры доля ионной протонной и кислородионной проводимости уменьшается, а доля дырочной возрастает . Данные зависимости приведены на рис. В ряде работ 1, 3, ионная проводимость была разделена на протонную и кислород ионную. На рис. Из данного рисунка видно, что при повышении температуры доля протонного переноса уменьшается, доля кислород ионного, соответствен но, увеличивается. Построение в координатах Аррениуса зависимостей парциальных электропроводностей от температуры позволяет определить энергию активации переноса конкретного типа носителей заряда. В таблице 1. Таблица 1. Двухзондовый метод ПаСе,. Двухзондовый метод ВаСе,Мс,л МеЬа, 1, Но 3 К воздух Оо. Имисдансная спектроскопия ВаСс,. Импедансная спектроскопия аСс. Импедансная спектроскопия ВаСеМеО, Мс Ьа, 1, У, УЬ. Четырхзондовый метод ВаСс0 9Мс0 . Импедансная спектроскопия ВаСс,. Сс1ж. В атмосфере воздуха допированиый церат бария имеет смешанную ионную и дырочную проводимость. Далее, при понижении парциального давления кислорода проводимость выходит на плато, соответствующее ионному переносу число переноса ионов близко к единице. Изменение проводимости в восстановительных газовых атмосферах, соответствующее появлению электронной проводимости п типа, наблюдали авторы , . На рис. Однако авторами других работ I, 2, изучавших электрохимическое поведение системы с тврдым протонным электролитом на основе ВаСсИО,. В целом необходимо отметить, что экспериментальных работ, посвящнных изучению электропроводности электролитов на основе ВаСс,КчО,п в восстановительных газовых атмосферах в литературе имеется немного. Природа переноса тип частиц участвующих в переносе не определена. В , на основании анализа квазихнмических реакций были рассчитаны зависимости концентраций точечных дефектов в протонных тврдых электролитах от парциального давления кислорода. Эти зависимости приведены на рис. Видно, что увеличение проводимости в восстановительных газовых атмосферах может быть связано не только с увеличением электронной проводимости п типа в электролите, но и с ростом доли ионной проводимости. Влияние влажности на электропроводность ПаСс,. В литературе практически отсутствуют экспериментальные данные но зависимости электропроводности допированных цератов бария от парциального давления воды. Группой Манера были получены и проанализированы изотермы растворимости воды допированными цератами бария. На рис. Видно,
что расчСт по уравнению 1. Аналогичные зависимости получены в . В соответствии с уравнениями 1. ВаСс5ЫсО2 при различных температурах. В таблице 1. Таблица 1. Значения константы реакции 1. КГ
Видно, что при увеличении температуры значение константы равновесия уменьшается, что должно соответствовать снижению концентрации протонов в оксиде и может приводить к снижению доли протонной проводимости. Данный факт, как было показано в главе 1.

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: 0.192, запросов: 121