Кинетика процессов в электролитических элементах с твердым оксидным электролитом

• Автор: Сомов, Сергей Иванович
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 235 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1.МАССОПЕРЕНОС В ГАЗОВЫХ КАНАЛАХ ТВЕРДО
ЭЛЕКТРОЛИТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ МАЛЫХ КОНЦЕНТРАЦИЯХ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИ АКТИВНЫХ КОМПОНЕНТОВ
1.1. Постановка задачи
1.2. Приближенные методы решения
1.3. Прямые численные расчеты
1.3.1. Уравнения для проведения численных расчетов
1.3.2. Выбор параметров сетки и оценка времени установления 32 стационарного состояния
1.3.3. Сравнение результатов аналитических вычислений и прямых 33 численных расчетов исходных дифференциальных уравнений
1.3.4. Сравнение эффективности электролизных элементов с рабочими 36 каналами различного типа
1.3.5. Выбор рабочих параметров элементов
1.4. Заключение
Выводы к главе
ГЛАВА 2. ЗАДАЧИ КИНЕТИКИ ЭЛЕКТРОДНЫХ ПРОЦЕССОВ
АКТУАЛЬНЫЕ ДЛЯ ЭЖКТРО АНАЛИТИЧЕСКИХ ПРИЛОЖЕНИЙ
2.1. Задачи кинетики электродных процессов при использовании
твердоэлектролитных элементов в газовом анализе
2.2. Малополяризуемые пористые газовые электроды, содержащие
оксидную фазу со смешанной электронно-ионной проводимостью
2.2.1 Методы формирования малополяризуемых газовых электродов

2.2.2 Методики изготовления электрохимических элементов для 47 исследования электродных характеристик
2.2.3 Методики определения электродных характеристик
2.2.4 Характеристики электродов с добавкой дисперсного диоксида 49 церия
2.2.5 Механизм генерации тока на пористых электродах, содержащих 57 оксиды со смешанной электронно-ионной проводимостью
2.3 Переходные процессы на газовых электродах твердоэлектро- 65 литных электрохимических элементов при изменении химического состава среды
2.3.1. Постановка задачи
2.3.2. Методика эксперимента
2.3.3. Экспериментальные результаты
2.3.4. Обсуждение результатов
Выводы к главе
ГЛАВА 3. ПРИНЦИПЫ ГАЗОВОГО АНАЛИЗА С ИСПОЛЬЗОВА
НИЕМ АМПЕРОМЕТРИЧЕСКИХ ТВЕРДОЭЛЕКТРОЛИТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
3.1. Применение электрохимических твердоэлектролитных элемен- 78 тов в газовом анализе
3.2. Газодиффузионные твердоэлектролитные амперометрические 80 сенсоры
3.3 Принципы параллельного анализа многокомпонентных газовых 93 смесей с помощью многоэлектродных амперометрических элементов
3.4. Взаимосвязь между токовыми сигналами многоэлектродного 95 амперометрического элемента и составом газовой смеси
3.5. Разработка элементов и измерительных методик оптимальных 100 для решении конкретных газоаналитических задач

Выводы к главе
ГЛАВА 4. ОДНОВРЕМЕННОЕ ИЗМЕРЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИЙ
КИСЛОРОДА И ОКСИДОВ АЗОТА
4.1. Электрохимические элементы и экспериментальные методики
4.2. Экспериментальные результаты
4.3. Оптимизация элементов и рабочих параметров
4.4. Кросс-чувствительность элементов к другим электрохимически
активным газам
4.5. Особенности кинетики катодного восстановления газовых 129 смесей одновременно содержащих кислород и оксиды азота
Выводы к главе
ГЛАВА 5 ПРИМЕНЕНИЕ АМПЕРОМЕТРИЧЕСКИХ ТВЕРДО
ЭЛЕКТРОЛИТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ С ДВУМЯ РАБОЧИМИ ЭЛЕКТРОДАМИ ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННОГО ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ КИСЛОРОДА И ГОРЮЧИХ ГАЗОВ
5.1. Специфика анализа химически неравновесных газовых смесей
содержащих одновременно кислород и горючие компоненты
5.2. Генерация тока окисления горючего газа в химически неравно
весных газовых смесях, содержащих кислород
5.3. Методики изготовление элементов и экспериментальная
техника
5.4. Экспериментальные исследования характеристик элементов
5.4.1. Характеристики элемента с рабочими электродами малой длины
5.4.2. Исследование характеристик сенсора с рабочими электродами 165 увеличенной длины
Результаты этих расчетов представлены дискретными точками на рис. 1.2 -1.4 в виде зависимости безразмерных критериев Нуссельта (N11) от нормированной координаты Z = Ъ / Ь при различных значениях числа Пекле и различных значениях безразмерной длины рабочей части элемента 1. Коэффициент массоот-дачи (X связан с соответствующими значениями коэффициента Нуссельта соотношениями:
хт 2аЯ
Ш, =

для канала круглого сечения;

N0,,=

для плоских каналов.
На этих же рисунках приведены для сравнения графики чисел N11, рассчитанных по изложенной выше методике пограничного слоя. Для этого по формулам (1.32) - (1.36) вначале рассчитывалось распределение толщины пограничного слоя по длине канала, после чего по формулам (1.42) - (1.44) рассчитывалось распределение по длине канала чисел N11. Согласно приведенной методике расчета, изменение чисел N11 по длине канала происходит лишь на длине начального участка канала протяженностью Zi=Zo, определяемой уравнением (1.37). По достижении координаты Zo число N0 сохраняет в дальнейшем постоянное минимальное значение (1.28). Из сопоставления представленных на графиках результатов численного и аналитического расчетов чисел N11 видно их удовлетворительное соответствие. Если исключить самый начальный участок канала, то для всех значений параметров Ц и чисел Ре(? максимальное расхождение результатов численного и аналитического расчетов не превосходит 10%. На рис. 1.2 -1.4 представлены результаты расчетов для значения параметра Ь;, равного 2. Фактически, данное значение Ь- соответствует нижнему преде-