Научно-методологические основы совершенствования безопасности систем формирования газовой среды обитаемых космических объектов

• Автор: Зорина, Нина Георгиевна
• Шифр специальности: 05.26.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 311 с. : ил.

1.1 Выбор типа оксидных соединений в качестве катализаторов электродного процесса

1.2 Методика синтеза оксидных катализаторов на пористых титановых матрицах

1.3 Методика определения электрохимических характеристик пористых электродов, покрытых различными окислами в карбонатноорганических электролитах
1.4 Методика определения электрохимических характеристик электродов, покрытых оксидами, с применением многофакторного статистического анализа.

1.5 Методика экспериментальных исследований электрохимических ячеек

концентрирования СО2 с окисными электродами.

1.6. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, их анализ и

обсуждение
Выводы

ГЛАВА 2. Электрохимические ячейки с твердым полимерным электролитом.

2.1 Полимерный электролит.

2.2 Вопросы нанесения катализатора электродного процесса на поверхность полимерной мембраны
2.3 Катализаторы электродных процессов.
2.4 Результаты экспериментальных исследований
2.4.1 Методики экспериментальных исследований
2.4.2 Результаты экспериментальных исследований электрохимической
активности синтезированных оксидных катализаторов, их анализ и обсуждение
Выводы.
у ГЛАВА 3 Электрохимические ячейки с твердым керамическим электролитом
3.1 Электролит
3.2 Электроды
3.3 Методики экспериментальных исследований.
3.4 Результаты экспериментальных исследований
3.5 Вопросы массопереноса в высокотемпературном электрохимическом устройстве
с твердым керамическим электролитом
3.6 Методология формирования высокотемпературных электрохимических ячеек.
3.6.1 Варианты реализации методология формирования электролизных ячеек
и блоков на основе разработанного технического решения.
Выводы
ГЛАВА 4 Заключение
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
1фактор допуска Я ионный радиус Хмольная доля
ЕЕо 0доля ионной проводимости пвалентность
ДЕширина запрещенной зоны
Ьтолщина
Ппористость
Рдавление
ТПЭтвердый полимерный электролит Ттемпература
Iсила тока плотность тока
IIнапряжение ц поляризация энгия активации р подвижность электропроводность СЖОсистемы жизнеобеспечения
ВВЕДЕНИЕ


При нанесении на носитель небольшого числа атомов металла на каждую область миграции микроскопические участки, разделенные геометрическими и энергетическими барьерами попадает несколько атомов металла. Тепловое движение перемещает атомы металла внутри этих областей. Несколько атомов металлакатализатора внутри области миграции называются ансамблем. Каталитическое действие проявляют только ансамбли с определенным числом атомов внутри области миграции. Теория активных ансамблей неприменима к кристаллическим катализаторам, так как рассчитанная по этой теории активность оказывается во много раз меньше опытного значения. На сегодняшний день только электронная теория катализа позволяет наиболее полно объяснить причины возникновения каталитической активности твердого вещества. Электронные представления в катализе начали развиваться еще в х годах Писаржевским, затем Волькенштейном, Хауффе и др. Все они основываются на квантовомеханической теории твердого тела. Электропроводность оксидного проводника Ме О связана с тем, что часть электронов, обладающих повышенной энергией, локализуется и может свободно перемещаться по кристаллу. У электроположительного атома имеется валентный электрон 1связь, у электроотрицательного она отсутствует, что равнозначно появлению положительного заряда дырки рсвязь. Электрон способен перемещаться по катионной подрешетке электронная проводимость, или по анионной подрешетке дырочная проводимость. При этом в полупроводнике между энергетической полосой валентных электронов валентная зона и энергетической полосой возбужденных электронов зона проводимости имеется запрещенная зона, в которой в случае идеального кристалла нет энергетических уровней электронов. Чтобы перейти из зоны в зону необходимо иметь минимальную энергию активации, равную ширине запрещенной зоны. Переход электрона из валентной зоны в зону проводимости соответствует переходу его с аниона па катион и перемещению по катионной подрешетке кристалла электронная проводимость. После перехода электрона в зону проводимости в валентной зоне остается дырка, которая соответствует аниону, лишенному электрона и перемещению этой дырки по анионной подрешетке кристалла дырочная проводимость. В идеальном кристалле полупроводника имеется одинаковое количество свободных электронов и дырок. Если в кристалле есть донориые лишние электроны или акцепторные лишние дырки примеси, например, изоморфно замещенные ионы в узлах кристаллической решетки, то в объеме и на поверхности при появлении избыточных электронов в зоне проводимости или избыточных дырок в валентной зоне появляются соответствующие локальные энергетические уровни внутри запрещенной зоны. Электронная теория предсказывает два вида зависимости между каталитической активностью и электропроводностью полупроводника при акцепторной реакции на электронном полупроводнике или донорной на дырочном связь между активностью и проводимостью прямая, при донорной реакции на электронном полупроводнике или акцепторной на дырочном обратная . Основной недостаток электронной теории заключается в том, что свойства поверхности полупроводника сопоставляются с физическими свойствами твердого тела, хотя между ними имеется только косвенная связь и те, и другие зависят от химического состава и структуры вещества, но эта зависимость может быть разной. Представления электронной теории катализа подтверждаются результатами исследования анодов на основе закисноокисной системы кобальтовых окислов со структурой шпинели СО4 типичного дырочного полупроводника. Электрофизические свойства таких пленочных покрытий , регулируются степенью отклонения от стехиометрии за счет собственных дефектов количества катионных вакансий, контролирующих дырочную проводимость и получаемых при изменении, например, температуры обжига при его изготовлении. При изменении концентрации дефектов в пределах одного порядка может наблюдаться смещение потенциала на сотни милливольт. Можно ожидать, что внедрение в кристаллическую решетку шпинели других катионов с легко меняющейся валентностью должно положительно влиять на ее электрохимические свойства.