Инжекционные процессы в электрохимических системах с твердым катионпроводящим электролитом

• Автор: Надхина, Светлана Евгеньевна
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 108 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Твердые электролиты, структура и свойства

.2. Термоионная эмиссия из твердых электролитов.

1.3. Контактная разность потенциалов и работа выхода ионов из

твердых лектро литов.

1.4. Интеркалатные соединения переходных металлов.

1.5. Электродные процессы при детектировании газов.

1.5.1 .Сенсоры монооксида углерода.

1.5.2. Сенсоры диоксида углерода

Глава 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА.
2.1. Синтез твердых электролитов и электродных материалов
2.2. Определение ионных токов эмиссии из твердых электролитов .
2.3. Измерение контактной разности потенциалов твердых электролитов
2.4. Химическое и электрохимическое интеркалирование
дисульфида титана ионами и Си.
Глава 3. РАБОТЫ ВЫХОДА ИОНОВ ИЗ ТВЕРДЫХ ЭЛЕКI РОЛИТОВ
3.1. Ионные токи эмиссии из ЫаТЭ и эмиссионная работа выхода.
3.2. Контактная разность потенциалов и работа выхода ионов из Иатвердых
электролитов.
Глава 4. ИНТЕРКАЛАЦИЯ В ТВЕРДОФАЗНЫХ СИСТЕМАХ.
Глава 5. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕНОСА ОДНОЗАРЯДНЫХ КАТИОНОВ ПО ПОВЕРХНОСТИ И В ОБЪЕМЕ РУТИЛОПОДОБНЫХ ОКСИДОВ.
5.1. Кластерная модель твердого тела и методика квантовохимического моделирования
5.2. Поверхностная и объемная миграция протонов в диоксиде олова
5.3. Миграция однозарядных катионов по дегидратированной поверхности.
5.4. Миграция протона по гидратированной поверхности диоксида олова
5.5. Миграция протонов по поверхности рутил о подобных оксидов
Глава 6. ПРОТОННЫЙ ПЕРЕНОС В СИСТЕМАХ НА ОСНОВЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ОКСИДОВ
6.1. Протонная проводимость дегидратированного диоксида олова
6.2. Проводимость распределенных структур СвНБОпОг
6.3. Обменные процессы на границе протонный проводник РЬОг.
Глава 7. ПОВЕДЕНИЕ ГРАНИЦ ТВЕРДЫЙ ЭЛЕКТРОЛИТ ПОЛУПРОВОДНИК
7.1. Поведение границ ЫахОзтвердый электролит.
7.2. Влияние гидратируемости границ зерен твердого электролита на
обратимость границ полупроводниктвердый электролит
Глава 8. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ ГРАНИЦ ТВЕРДЫЙ ЭЛЕКТРОЛИТ ПОЛУПРОВОДНИК.
8.1. Поведение границ протонный электролит оксидный электрод в присутствии монооксида углерода и водорода.
8.2. Поведение границ натриевый электролит оксидный электрод в присутствии диоксида углерода влияние состава электрода.
8.3. Поведение границ натриевый электролит оксидный электрод в
присутствии диоксида углерода влияние состава электролита.
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Явление быстрого ионного переноса в твердых телах связано с особенностями их кристаллической структуры, что позволяет классифицировать их по двум основным группам 1. В. Последовательные цепочки таких позиций образуют каналы проводимости. Каналы образуют двух и трехмерные сетки, по которым относительно свободно могут перемещаться соответствующие ионы. Энергетические барьеры между позициями в каналах обусловлены расположением ионов жесткой решетки, образующих узкие окна, через которые мобильный ион должен протискиваться при миграции на макроскопические расстояния. Вещества с наведенной разупорядоченностью в одной из подрешеток катионной или анионной путем иновалентного замещения с образованием твердого раствора и соотвегствующих дырок или вакансий. Такие вещества, как правило, приобретают суперионные свойства при повышенных температурах. М К, ЯЬ, ЫН4, Си Си4ЯЬС1зхх , Ы 0,ЩОеО,ЬРО4, 3 ЫаА ЫагРС, ЫазЮЗЦОи и др. РГ ШР 4Н, НзРфСоЬОпНгО, С7Н6. Н, С,оН68 Н и др. Р РЬ8пР4, БаБз и производные на его основе, О2 пМх0у2г, МСа, У, Се, п8 мол. Е энергия активации проводимости эВ, к константа Больцмана, Т абсолютная температура. Электронная проводимость имеет при этом значения на 56 порядков меньшие. Ниже приводится краткое описание структуры и свойств некоторых используемых в данной работе твердых электролитов с униполярной катионной проводимостью. Полиалюминат натрия Ыа0 АЬОз. А в расплавленной криолите ИазАШб первым обнаружил Н. А.Торопов в г. Однако о высокой подвижности ионов стало известно значительно позже, хотя работы по синтезу и исследованию структуры Рглинозема в течение х г. Н.А. Тороповым в гг. Он показал, что выдерживая бариевый гексаалюминат ВаА, имеющий структуру рглинозема, в расплаве Ыа2С или К2С, или ЬС1, можно наблюдать практически полное замещение ионов бария на соответствующие ионы щелочных металлов. Исследованиями диаграммы состояния в системе НаАЮ2А0з и рентгеновским анализом показано существование двух областей твердых растворов, названных р и рфазы. Эти фазы различаются содержанием оксида щелочного металла в общей формуле пА п 9 для р и п 57 для Рфазы. По данным 1, элементарная ячейка рглинозема относится к пространственной группе РбЗшшс. Кристаллы образуют гексагональную слоистую структуру с я5,6 А и с,6 А. Рис. I. Кристаллическая решетка полиалюмината натрия 5 I атомы алюминия, 2 атомы кислорода в блоке, 3 связывающие атомы кислорода, 4 атомы натрия, межблочные щели. Рис. Коэффициенты диффузии в монокристаллах полиалюминатов в направлении, перпендикулярном соси. Шпинсльные блоки образуют слои неограниченной протяженности в плоскостях, перпендикулярных соси рис. Эти слои сцеплены между собой связывающими атомами кислорода. Центры шпинельных атомов кислорода в соседних блоках отстоят друг от друга на 4, А, т. Взаимное расположение атомов и О в чередующихся щелях носит зеркальный характер. По данным о координатах атомов и межатомных расстояниях только натриевых мест занято, что позволяет рассматривать состояние ионов натрия внутри щелей как квазижидкое. Ионным замещением получен ряд соединений со структурой Рглинозема и методом радиоактивных индикаторов 2 измерены коэффициенты диффузии ионов металлов Iой группы рис. О4 0 ДжмольЮГ. При С 4 7 см2с, а при 0С 1 5 см2с. Заметим, что коэффициент диффузии иона в расплавленном равен при 0С 0 см2с, т. Рглинозема и в расплаве практически одинакова. В полном соответствии со структурными исследованиями было показано, что диффузия ионов щелочного металла в решетке рглинозема носит двумерный характер, т. Ионная проводимость монокристалла Рглинозема, измеренная перпендикулярно соси, составляет при 0С 0,0, Смсм, а при комнатной температуре 0,0, Смсм. В ряду твердых растворов ix2ix3. Р5 на i4 приводит к разрыхлению каркасной структуры, составленной из i и iтетраэдров. При этом нарушается дальний порядок по натрию и в ромбоэдрической структуре появляются моноклинные искажения, так что в интервале 1,8х2,2 структура этих твердых растворов становится моноклинной пр. С2с. Обнаружена корреляция структурных изменений с величиной ионной проводимости 4.