Протонпроводящие твердые электролиты на основе сульфо- и гетерополикислот для диагностики модулей энергетических комплексов

• Автор: Колоколова, Елена Викторовна
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 149 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ТВЕРДЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ И ГАЗОАНАЛИЗАТОРЫ.

1.1. Основные свойства твердых электролитов

1.1.2 Протонпроводящий твердый электролит на основе сульфосалициловой кислоты СуЩНО

1.1.3 .Протонпроводящий твердый электролит на основефосфорномолибденовой и фосфорновольфрамовой кислот

1.2. Область применения и условия работы газоанализаторов

1.3 .Выводы

ГЛАВА 2.ИСХОДНЫЕ ВЕЩЕСТВА И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2. 1. Исходные вещества

2.2Физикохимические методы исследования.

2.2.1.Термогравиметрический метод
2.2.2. ИКспектроскопический метод.
2.3.Электрохимические методы исследования
2.3.1. Метод электрохимического импеданса
2.3.2.0пределение электронной составляющей проводимости твердых
электролитов.
2.4.Выводы
ГЛАВА 3.ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОТОНПРОВОДЯЩИХ ТВЕРДЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ.
3.1.Получение пленочных образцов.
3.2.Приборы и методы для проведения исследований.
3.2.1.Методы определения состава синтезируемых соединений
3.2.2.Приборы и ячейки для электрохимических исследований
3.3.Структура, состав и строение полученных пленок.
3.3.1.ИК спектры полимерных композитов.
3.3.2.Исследование термической устойчивости полимерных образцов
3.3.3.Результаты исследования рентгеновских спектров.
3.3.4. Анализ данных по изучению характера связанности кристаллизационной воды
3.4.Изучение проводящих свойств пленочных образцов.
3.4.1.Определение ионной и электронной составляющей проводимости.
3.4.2.Выбор оптимального состава полимерного композита.
3.4.3.Температурная зависимость проводимости полимерных композитов. .
34.4.Влияние относительной влажности на электропроводность
полимерных композитов
3.4.5.Обсуждение механизма электропроводности синтезируемых
соединений.
3.4.6.Влияние материала электрода на частотную характеристику границы электрод электролит
3.5. Выводы.
ГЛАВА 4. СОЗДАНИЕ СЕНСОРОВ НА ОСНОВЕ ТВЕРДОГО ЭЛЕКТРОЛИТА.
4.1.Сенсор на ацетилен
4.1.1.Способ изготовления датчика.
4.1.2.Твердый электролит для датчика
4.1.3.Результаты испытаний датчиков в атмосфере ацетилена.
4.2. Сенсор на водород
4.3. Сенсор на угарный газ
4.4.Вывод ы.
ВЫВОДЫ
Список использованной литературы


По материалам диссертации опубликовано работы, из них 5 статей в журналах, рекомендованных ВАК , статей в сборниках международных и республиканских конференций и 2 патента. Личный вклад автора. Синтезы и исследования всех материалов, описанных в диссертации, проведены автором лично. Структура работы. Работа состоит из введения, 4 глав, выводов и списка использованной литературы. Диссертация изложена на 5 страницах, включает рисунок, таблиц. Список используемой литературы состоит из 4 наименований. ГЛАВА 1. Электронная составляющая проводимости для этих веществ, как правило, ничтожно мала. Проводимость твердых электролитов связана с существованием дефектов в ионных кристаллах. Одним из основных отличий ТЭЛ от обычных ионных кристаллов является их высокая ионная проводимость, достигающая 0,1. Ом1 см1 при температурах 3. К. Высокая проводимость ТЭЛ обусловлена специфической кристаллической решеткой, в которой ионы одного типа разу порядочен ы в пределах кристаллографических каналов, образующих одно, двух или трехмерные сетки. Эти ионы имеют высокую подвижность и могут легко перемещаться по таким каналам. Ионная проводимость ТЭЛ, в отличие от жидких электролитов, униполярная, т. Электропроводность одних твердых электролитов обусловлена движением только катионов катионные твердые электролиты, других только анионов анионные. Несмотря на разнообразие таких материалов, можно установить определенные закономерности. Так, анионные твердые электролиты сравнительно просты по составу. Материалы же, обладающие протонной проводимостью или проводимостью по ионам щелочных металлов, часто имеют более сложный состав. Это различие связано с кристаллохимическими особенностями твердоэлектролитных материалов. Такое деление твердых электролитов определяется дефектами структуры, отвечающими за транспортные свойства. Решающий шаг к пониманию механизмов транспортных процессов в твердых телах был сделан Френкелем, показавшим, что при любой конечной температуре в кристалле должны существовать дефекты решетки, обусловленные тепловыми флуктуациями. Различают разупорядоченность кристаллической решетки по Френкелю и по Шоттки. Согласно первой, тепловое движение ионов в кристаллической решетке приводит к выбросу катионов из катионных узлов в междоузлия и образовавшиеся катионные вакансии, и междоузельные катионы становятся ответственными за транспортные свойства. Шоттки постулировал другой тип разупорядочения образование катионных или анионных вакансий за счет перехода катиона или аниона из глубины кристалла на его поверхность с занятием соответствующих поверхностных узлов решетки. Это, так называемые, точечные или нульмерные дефекты. Существуют и более сложные дефекты, имеющие субмакроскопические размеры одномерные дислокации, двумерные границы зерен, доменов и т. При некоторых условиях такие дефекты могут определять процессы транспорта, однако в целом их роль в явлениях переноса второстепенна главную роль в транспорте в кристаллах с плотно упакованными решетками играют точечные нульмерные дефекты вакансии и междоузельные атомы или ионы. Диффузию и электропроводность в ионных кристаллах можно объяснить, в основном, с помощью точечных дефектов. Перенос вещества в таких кристаллах обусловлен существованием, например, градиента концентраций или градиента температур эффект Соре. В самом общем случае, условием появления направленного диффузионного потока является наличие в среде градиента химического потенциала 5. Самодиффузия в ионных кристаллах и их электропроводность обусловлены существованием одних и тех же структурных дефектов и находятся друг с другом в тесной связи. В кТце и 1. Непосредственная связь между проводимостью и коэффициентом диффузии имеет очень большое значение, т. Однако, на практике возможны отклонения от соотношения НернстаЭйнштейна. Это может быть связано с наличием примесной диффузии. В результате образуется электронейтральный комплекс ион вакансия, движение которого в кристалле вносит вклад в диффузию, но не вносит вклад в электропроводность.