Электродные материалы на основе платинированных оловосодержащих гидратированных оксидов для водородных сенсоров и топливных элементов

• Автор: Арсатов, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 136 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 Гидратированные и негидратированиые оксида оловл индия. Строение и свойства.

1.2 Основные типы водородных сенсоров. Применение оксидов оловаиндия в газовых сенсорах.

1.3 Неуглеродные носители для катализаторов ТЭ.

ГЛАВА 2. СИНТЕЗ, ПРИБОРЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

ГЛАВА 3. СОСТАВ, СТРОЕНИЕ, ТЕРМИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЛАТИНИРОВАННЫХ И НЕ ПЛАТИНИРОВАННЫХ ГИДРОКСИДОВ ОЛОВАИНДИЯ

3.1 Термические свойства, электронная и протонная проводимость

3.2 Строение и дисперсность образцов.

ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ВОДОРОДА НА ЭЛЕКТРОННУЮ И ПРОТОННУЮ ПРОВОДИМОСТЬ ПЛАТИНИРОВАННЫХ ГИДРАТИРОВАННЫХ ОКСИДОВ. ИССЛЕДОВАНИЯ В СЕНСОРАХ ВОДОРОДА.
4.1 Влияние водорода на электронную и протонную проводимость платинированных гидратированных оксидов
4.2 Пла тинированные гидроксиды оловаиндия в водородных газовых СЕНСОРАХ.
ГЛАВА 5 ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛАТИНИРОВАННЫХ ГИДРОКСИДОВ В ЖИДКОСТНОЙ ПОЛУЯЧЕЙКЕ И ВОДОРОДОВОЗДУШИОМ ТОПЛИВНОМ ЭЛЕМЕНТЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Авторы измерили концентрацию кислородных вакансий как функцию от парциалыю давления кислорода, путем кулонометрического титрования. Рис. Элементарная ячейка кристаллической структуры ЗпС2. Найденная ими зависимость между концентрацией вакансий х и давлением кислорода выражается формулой хКР1 где п изменяется от 5,7 до 8,3. Максимум нестехиометрии наблюдается при 0К х0,4 до образования металлического олова. Рис. Зависимости электронной проводимости от парциального давления кислорода измеренные на монокристалле при разных температурах, изображены на рис. Относительно наличия полупроводниковых свойств у гидратированного диоксида олова гидроксида олова данных в литературе найти не удалось. Известно, что гидроксид олова не обладает заметной электронной проводимостью, однако является хорошим протонным проводником . Как следует из квантовохимических расчетов, проведенных в работе высокая протонная проводимость оксида олова может быть результатом двух различных механизмов. Первый из них прыжковый vi i описывает миграцию протонов через проводящие каналы на поверхности или в объеме кристаллитов. Эти каналы образованы атомами кислорода, обладающими низкой потенциальной энергией. В гидроксиде олова более выгодным энергетически является механизм, использующий каналы в объеме кристаллита, но препятствием служит большой потенциальный барьер между поверхностью и объемом зерна. Количество носителей заряда в этом случае равно количеству протонов, а подвижность определяется скоростью диффузии сложного образования. Второй механизм нуждается в проводящих каналах, образованных молекулами воды, прочно связанными с поверхностью зерен оксида олова. Второй механизм является более эффективным, так как величина потенциальных барьеров, препятствующих ми фации в этом случае ниже. Сущность этого процесса похожа на эстафетный механизм, предложенный для объяснения протонной проводимости в водных растворах i. В рамках этого механизма считается, что перенос в объеме твердого тела происходит в результате поворота протонсодержащей частицы, с передачей протона ближайшему окружению . При отсутствии воды на поверхности кристаллитов диоксида олова или в условиях высокой температуры более вероятным становится первый механизм . Второй реализуется при низких темпера турах на поверхности диоксида олова и является аналогом механизма проводимости воды. Общим для всех предлагаемых механизмов является обязательное соседство прогонсодержащих частиц в структуре твердого тела, т. В работе методом импедансной спектроскопии была изучена протонная проводимость образцов неотожженного гидроксида олова и подвергнутого отжигу при С. Показано, что в дегидратированном отожженном образце, выдержанном в относительной влажности, прогонный перенос идет преимущественно по фаницам зерен. Поскольку измеренные авторами величины энергии активации проводимости для двух исследованных образцов оказались равны между собой, было сделано предположение, что в образцах имеет место схожий механизм протонной проводимости. Авторами изучена протонная проводимость гидратированных оксидов олова и циркония при температуре 0С и различной влажности. Проводимость обоих соединений падает при понижении влажности, однако ЗпСЬхЫзО обладает большей проводимостью при низких влажностях, чем ХЮгхЬЬО. Большая проводимость гидроксида олова, несмотря на меньшее содержание воды в этом соединении рис. Рис. Благодаря микропористому строению гидроксида олова, вода в порах остается даже при низких влажностях, и это обуславливает слабую зависимость проводимости БпСЬхНгО от влажности . Относительно строения гидроксида олова в литературе встречается также термин оловянная кислота на настоящий момент отсутствует единая точка зрения среди исследователей. Рентгенографическими методами определить строение гидратированного диоксида олова не удается. На дифрактограммах БпхН присутствуют сильно уширенные пики, относящиеся к структуре касситерита . Отжиг гидроксида приводит к сужению пиков. Только при отжиге выше 0С дифрактограмма соответствует структуре рутила.