Композиционные протонные электролиты на основе гидросульфатов и дигидрофосфатов щелочных металлов

Композиционные протонные электролиты на основе гидросульфатов и дигидрофосфатов щелочных металлов

Автор: Пономарева, Валентина Георгиевна

Шифр специальности: 02.00.21

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2009

Место защиты: Новосибирск

Количество страниц: 339 с. ил.

Артикул: 4592027

Автор: Пономарева, Валентина Георгиевна

Стоимость: 250 руб.

Композиционные протонные электролиты на основе гидросульфатов и дигидрофосфатов щелочных металлов  Композиционные протонные электролиты на основе гидросульфатов и дигидрофосфатов щелочных металлов 

ВВЕДЕНИЕ.
Глава I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.
1.1. ПРОТОННЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ.
1.1.1. Низкотемпературные неорганические электролиты
1.1.2. Органонеорганические системы. Полимерные электролиты
1.1.3. Высокотемпературные протонные электролиты
1.1.4. Среднетемпературные протонные проводники со структурной разупорядоченностыо.
1.1.4.1. Общая характеристика транспортных свойств кислых
1.1.4.2. Характер связей солей семейства МпНтХр и влияние
размера ионов.
1.1.4.3. Классификация водородных связей
1.1.4.4. Характеристика сетки водородных связей в кислых солях
1.1.4.5. Механизмы протонного транспорта
1.1.4.6. Структурные особенности и транспортные свойства солей семейства МпНтХР.
1.1.4.6.1. Особенности кристаллической структуры, термодинамические и транспортные свойства соединений подгруппы МНХ.
1.1.4.6.2. Протонные проводники М3НХ2.
1.1.4.6.3. Соединения структурного типа МН3Х4.
1.1.4.6.4. Кристаллическая структура и особенности термических свойств СяН2Р.
1.1.4.6.5. Суперионные кислые соли с альтернативными анионами.
1.1.4.6.6. Смешанные соли на основе СяН4 и СбН2Р, кристаллическая структура, транспортные свойства
1.1.4.6.7. Термические свойства кислых солей.
1.1.5. Заключение
1.2. КОМПОЗИЦИОННЫЕ ТВЕРДЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ
1.2.1. Методы модифицирования твердых проводников
1.2.2. Модельные представления теории пространственного заряда .
1.2.3. Межфазное поверхностное взаимодействие. Эффект самодиспергирования.
1.2.4. Основные закономерности, характерные для композитов
1.2.5. Размерные эффекты в нанокомпозиционных электролитах
1.2.6. Композиты на основе катион и анионпроводящих ионных солей.
1.2.7. Современное состояние исследований композиционных протонных среднетемпературных электролитов
1.3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОТОННЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ В ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВАХ.
1.3.1. Водородные сенсоры.
1.3.2. Топливные элементы. Общие положения
1.3.3. Современное состояние исследований и разработок топливных элементов.
1.3.3.1. Топливные элементы с жидкими электролитами
1.3.3.2. Характеристика топливных элементов с полимерными
мембранами.
1.3.3.3. Топливные элементы с оксидными твердыми электролитами.
1.3.3.4. Средиетсмпературные топливные элементы с мембраной
из СьН4 и С8Н2Р.
1.3.4. Заключение. Постановка задачи
Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Характеристика исследуемых систем
2.1.1. Методы синтеза исследуемых гидросульфатов и
гидрофосфатов щелочных металлов семейства
МпНтХр.
2.1.1. к Химический анализ синтезированных солей
2.1.2. Свойства используемых оксидов титана, алюминия
2.1.3. Диоксид кремния характеристика и физикохимические свойства
2.1.4. Методы синтеза композиционных электролитов
2.2. Методы исследования физикохимических свойств
электролитов
2.2.1. Метод электрохимического импеданса.
2.2.2. Изучение параметров протонного переноса
2.2.3. Рентгенофазовый анализ .
2.2.4. Метод дифференциально сканирующей калориметрии
2.2.4. Методы колебательной спектроскопии.
2.2.6. Электронная микроскопия
2.2.7. Метод дифференцирующего растворения.
2.2.8. Поляризационные измерения топливных элементов
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
КОМПОЗИЦИОННЫХ ПРОТОННЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ НА ОСНОВЕ зН
3.1. Система 1хСзН4х5Ю
3.1.1. Зависимость электропроводности композитов от состава .
3.1.2. Исследование структурных и термодинамических свойств композитов
3.2. Исследование механизма образования композиционных протонных электролитов.
3.2.1. ИК и КР спектроскопические исследования 1хСбН4
3.2.2. Сравнительный анализ данных комплексных
исследований.
3.3. Влияние свойств оксидной добавки на физикохимические свойства композитов на основе СбН4
3.3.1. Транспортные, структурные и термические свойства композитов на основе АОз
3.3.2. Электропроводность, структурные и термические свойства систем 1хС8НгхТЮ2.
3.3.3. Сравнительный анализ основных закономерностей в композитах 1 хСяИЗОхА, А 6Юг, ТЮ2, АС3.
3.4. Влияние пористой структуры диоксида кремния на физикохимические свойства композитов 1 хС5Н4х8Ю2.
3.4.1. Аномалии электропроводности композитов 1хС8Н
х8Ю2 с различной пористой структурой диоксида кремния.
3.4.2. Особенности структурных и термодинамических свойств СзЖЗД в мелких порах инертной матрицы БЮ2
3.4.3. Электронномикроскопическис исследования композиционных
электролитов 1 хС8Н4х8Ю
3.4.4. Сравнительный анализ физикохимических свойств
гидросульфача цезия в композитах
3.5. Размерные эффекты в других композиционных электролитах
3.5.1. Зависимость физикохимических свойств 1хЯЬН4х8Ю
от состава
3.5.2. Композиционные электролиты 1хЯЬН4х8Ю2 с
различной морфологией диоксида кремния
3.5.3. Влияние состава и морфологии структуры диоксида кремния
на термическую устойчивость соли в 1 хС8Н4х
3.6. Изучение особенностей физикохимических свойств
композитов.
3.6.1. Кинетические особенности растворения из
композиционных электролитов СуЖСчЖ
3.6.2. Изучение механических свойств систем СбИЗОЮз.
3.6.3. Исследование газопроницаемости водорода в композиционных
системах
Глава 4. ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ ИОННОЙ СОЛИ ИД СВОЙСТВА КОМПОЗИЦИОННЫХ ПРОТОННЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ.
4.1. Система 1 хКН4х8Ю
4.2. Сравнительный анализ электропроводности композиционных электролитов МНЮ2 М Сб, ЯЬ, К
4.3. Композиционные электролиты типа 1хН4зНх8Ю2 проводимость и термическая стабильность
4.4. Исследование проводимости и особенностей структурных и термодинамических характеристик 1хСь5Нх8О
4.5. Композитные системы на основе Сз3НН2Р и их специфические особенности
4.6. Исследование композиционных электролитов на основе
4.6.1. Системы 1хСзН2Рх8Ю2 с различной морфологией диоксида кремния
4.6.2. Композиты СзН2Р8Ю2 с диоксидом кремния, модифицированным Н3Р
4.6.3. Композиционные электролиты СзН2РРх0у.
4.6.4. Композиты на основе 8Ю2, модифицированного СяНБО
4.7. Анализ особенностей композиционных протонных электролитов
с различными солями семейства МпНтХр
Глава 5. ИССЛЕДОВАНИЕ СРЕДНЕТЕМПЕРАТУРНЫХ ВОДОРОДНЫХ ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ С МЕМБРАНОЙ ИЗ КИСЛЫХ СОЛЕЙ.
5.1. Топливные элементы с мембраной из СяН4 и
композиционных электролитов на основе СяН4 и
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Благодарности
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Омсм1 при 3 К и ЯН и Ом1 см1 при 3 К при для а,гО3РСН2ОНи7О3РС6НО3Н0. Н2О рис. Модифицирование транспортных свойств путем катионного и анионного допирования позволяет увеличить концентрацию и подвижность носителей тока. При частичном замещении анионов РО на БЮ получено семейство соединений I а у2гхР3. О с более высокими величинами проводимости. Использование зольгель метода позволяет получить тонкопленочные высокопроводящие стекла на основе фосфата циркония с т8 Омсм1 при меньшей относительной влажности , стабильные до более высоких температур 5 К. Высокую протонную проводимость 3 Ом см1 имеют пористые стекла 5Р2О5 гОЮ2 пористость об. Они, как правило, содержат адсорбированную на РОН группах воду до , обеспечивающую высокую проводимость стекол и низкую энергию активации 0. В проводимость и энергия активации существенно зависят от ее содержания. В настоящее время одним из наиболее интенсивно исследуемых классов протонных электролитов являются полимерные электролиты. Таблица 1. У.Н 8 2Т0 0. Се1. Н 8 0. Т 0. Та. Н 8 0. ЪЬхН пирохлор 8 7. ТО3 0. Н3РМе,2ОН2О, Ме Мо, Ш 0 1. Т О1 0. НУ,4оН 3 1. Т 0. ЧНРГОН2О 3 1. Сх3Р2ОН2О 3 4. ТО2 0. НР ашоминат 0 4 0. И алюминат 0 6. Л7алюминат 0 1. ТО6 0. ЖРКОЛН2О 8 ЗТ 0. Сз3Р1УпН 8 0. НР алюминат 3 3 0. Р0Н Н 3 ю4 0. РН2Р 2Н 3 0 0. РС6НН2 3. Интерес к этим соединениям обусловлен возможностью получения высокопроводящих тонких пленок и конструированием на их основе мембран топливных элементов. Органонеортанические системы. Полимерные электролиты ПЭ делятся на 2 группы гидрогели и иономеры. Гидрогели представляют кислотноосновные полимерные комплексы, в которых сильная кислота связывается с сильным по основности полимером, это композиционные соединения со значительным количеством воды в матрице, образованной сильно скрученной, сшитой полимерной цепью, занимающей 5 объема геля. Иономеры содержат заряженные группы в своих молекулярных цепях. Обычно ПЭ включают в себя гидрофильные фрагменты неорганических структур БНу РН, связанные ковалентной связью с гидрофобной органической полимерной основой полиакриламидом ПААМ ,, полибензимидазолом ПБИ , полиэтиленимином ПЭИ , поливинилиденфторидом ПВДФ, пропиленкарбонатом и диметил формам и дом ЦМФ и многими
другими. Проводимость электролитов составляет Я8К Ом см , зависит от состава и относительной влажности. Гидрофобный скелет полимерная матрица обеспечивает хорошую механическую стабильность, протон генерирующая компонента гидрофильные БН группы диссоциируя и образуя протоны, высокую протонную проводимость. Данные по величинам проводимости ряда полимерных электролитов представлены в таблице 2. Типичным представителем иономеров являются полисульфоновые кислоты на основе перфорированной матрицы Исфоп . Таблица 2. Паоп 5 3К 8. ПаАопЮ2 3К 1. ПаАопБЮ НзР1У 3К 2. Ю2ПВФ СРзН 8К 1. БЮгПВФ Н 8К 2. ТЮ2ПВФН 8К 1. ОСРгСРОСРгОзН
Наибольшей проводимостью 1 Ом1см1 обладают соединения с короткими расстояниями между гидрофильными группами и низким эквивалентным весом. При повышении содержания Озгрупп полимер становится растворимым в воде. Полимерная матрица должна быть эластичной и содержать ряд полярных групп для обеспечения достаточной растворимости неорганического компонента. Оптимальные значения п т х 5 у . Нижний и верхний пределы повторяющихся элементов цепи определяют растворимость и величину проводимости, соответственно. Структура перфорированных сульфанированных полимеров 0 представлена на рис. Гидрофильногидрофобные свойства можно регулировать независимо включением звеньев других по крайней мере, двух сомономеров, различающихся гидрофилы юстью. Термическая устойчивость 0 ограничена, и при температурах выше 0 0С проводимость снижается вследствие дегидратации. Сульфонирование ряда ароматических углеводородных полимеров типа полистирена, полиэфиркетона и родственных им соединений позволяет получить высокопроводящие полимеры без фтора, обладающие большей термической и химической устойчивостью ,,. Рис. Микроструктура Мсфюп наноразмерное распределение фаз по данным малоуглового рентгеновского рассеяния
0. НЛЛО, 2С а МНРУО С


отн. Рис.

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: 0.529, запросов: 121