Твердые электролиты: строение, перспективы применения
Принципы проведения контроля состояния окружающей среды, синтеза и исследования функциональных экологически безопасных материалов. Применение твердых электролитов в качестве кислородселективных мембранных материалов в твердофазных топливных элементах.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 21.01.2018 |
| Размер файла | 111,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Твердые электролиты: строение, перспективы применения
Твердые электролиты (ионные проводники, суперионники) - твердофазные (кристаллические, поликристаллические или аморфные - стеклообразные) материалы, в которых ионы одной из подрешеток обладают достаточно большой подвижностью, что обуславливает величины проводимости, сравнимые с характеристиками сильных жидких электролитов.
В отличие от жидких электролитов твердые электролиты представляют собой вещества, промежуточные по структуре и свойствам между кристаллическими твердыми телами с регулярной трехмерной структурой, построенной из «неподвижных» атомов или ионов, и жидкими электролитами, не имеющими регулярной структуры, но обладающими подвижными ионами [1, 2].
Среди наиболее перспективных структур, обеспечивающих высокий ионный транспорт, рассматривают структуры типа флюорита, перовскита и их производные. Высокая проводимость по кислороду, сочетающаяся со стабильностью материала в широком интервале парциального давления кислорода, была обнаружена у оксидов со структурой перовскита на основе гетерозамещенного галлата лантана (La, Sr) (Ga, Mg) O3-y [3-5]. Было также установлено, что дополнительное модифицирование ионопроводящих оксидов на основе галлата лантана катионами переходных элементов обеспечивает высокие смешанно-проводящие характеристики оксидов, что определяет перспективы этих оксидов для разработки электродов твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ) и создания кислородселективных мембран для новой технологии конверсии метана.
К перспективным ионным проводникам относят также оксиды семейства LAMOX. К ним относятся молибдаты лантана La2Mo2O9 [6] и их производные.-La2Mo2O9 является - SnWO4 [7] и характеризуется наличием молибден-кислородных тетраэдров (рис. 1).
электролит кислородселективный мембранный топливный
Значение проводимости молибдата лантана La2Mo2O9 и твердых растворов на его основе сопоставимо с проводимостью стабилизированного оксида циркония ZrO2/CaO (10-1-10-2 Ом-1 см-1 при Т= 1000oC) - наиболее широко используемого оксидного электролита [8 - 9].
Эти объекты должны обладать рядом свойств, необходимых для кислород-ионной проводимости. Такими как высокая концентрация анионных вакансий (прыжковый механизм перемещения кислорода), высокая симметрия, обеспечивающая равные потенциалы между занятыми и вакантными местами, высокий удельный свободный объем (вакансии облегчают диффузию ионов O2-), поляризуемые катионы [10].
Исследования молибдатов лантана методом генерации второй гармоники лазерного излучения (ГВГ) показали, что они имеют нецентросимметричное кристаллическое строение и фазовый переход между двумя различными состояниями La2Mo2O9, отвечающими низко- и высокотемпературной фазам.
Исследования эффекта ГВГ выполнялось по схеме «на отражение» на мелкодисперсных порошках и керамике. Измерения проведены относительным методом, в качестве эталона использовался порошковый - кварца той же дисперсности, что и исследуемый порошковый образец.
Наличие сигнала ГВГ лазерного излучения (рис. 2) свидетельствует о нецентросимметричном строении молибдата лантана как в низко-, так и вблизи 560oC при повышении температуры отвечает резкое снижение повышению симметрии кристаллической структуры La2Mo2O9 до кубической, пр. гр. P213.
В La2Mo2O9 интенсивность ГВГ быстро уменьшается с ростом температуры. Это означает, что нецентросимметричное расположение ответственных за эффект ГВГ связей металл-кислород становится с температурой более изотропным. Другими словами, ионы кислорода, упорядоченно расположенные при низких температурах в нецентросимметричных кристаллографических позициях, с ростом температуры распределяются более равномерно по большому числу позиций, включая и центросимметричные, не дающие вклада в оптическую нелинейность. Таким образом, рост ионно-кислородной проводимости La2Mo2O9 с температурой в кубической фазе можно сопоставить с более равномерным распределением ионов кислорода по большому числу - La2Mo2O9.
Список использованной литературы
1. Иванов-Шиц Ионика твердого тела. Изд-во С-Петербурского университета, 2000. - 617 с.
2. Вест А. Химия твердого тела, ч. 1, 2. - М.: Мир, 1988. - 558 с.
3. Ishihara T., Matsuda H., Takita Y. Doped LaGaO3 Perovskite Type Oxide as a New Oxide Ionic Conductor. // J. Amer. Chem. Soc. - V.116, №9. - P. 3801-3803.
4. Политова Е.Д., Аветисов А.К., Зиннуров Р.Р., Калева Г.М., Мордкович В.З., Мосунов А.В., Стефанович С.Ю. Структура и электропроводность твердых растворов (La9Sr0.1) [(Ga1xCrx) 0.8Mg0.2] O3 - // Неорганические материалы. -2006. т. 42б №6. - С. 760-766.
5. PolitovaE.D., StefanovichS. Yu., AvetisovA.K., AleksandrovskiiV.V., GlavatskihT. Yu., GolubkoN.V., KalevaG.M., MosunovA.V., Venskovskii N.U. Processing, structure, microstructure and transport properties of the oxygen conducting ceramics (La, Sr) (Ga, M) Oy (M=Mg, Fe, Ni) // J. Solid State Electrochem. - 2004, v. 8. №9. P. 655-660.
6. Lacorre Ph. The LPS concept, a new way to look at anionic conductor // Solid State Sciences. 2000. V. 2. №3. P. 755-
7. Хадашева З.С., Венсковский Н.У., Сафроненко М.Г., Мосунов А.В., Политтова Е.Д., Стефанович С.Ю. Синтез и свойства ионных проводников по кислороду в системе La2 (Mo1-XMX) 2O9, (M=Nb, Ta) // Неорганические материалы. - Т. 38. N.11. - С. 1381-1385.
8. Хадашева З.С., Венсковский Н.У., Сафроненко М.Г. Мосунов А.В., Политтова Е.Д., Стефанович С.Ю. Особенности получения и свойств кислородпроводящей керамики на основе La2Mo2O9 // Международый симпозиум «Фазовые превращения в твердых растворах и сплавах». Сочи. - 2003. Сборник трудов. С. 349-352.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Конструкция и область применения различных типов кабеля. Тепловой пробой твердых диэлектриков. Зависимость пробивного напряжения в твердом диэлектрике от частоты. Классификация магнитных материалов и требования к ним. Основные виды поляризации.
реферат [1,3 M], добавлен 04.12.2014Анализ состава системы учета и контроля ядерных материалов, методика комплексной оценки ее состояния. Расчет показателей качества измерений и организации системы, оценка степени подготовки персонала. Изучение методов определения весовых коэффициентов.
дипломная работа [163,2 K], добавлен 27.01.2014Кристаллическое и аморфное состояния твердых тел, причины точечных и линейных дефектов. Зарождение и рост кристаллов. Искусственное получение драгоценных камней, твердые растворы и жидкие кристаллы. Оптические свойства холестерических жидких кристаллов.
реферат [1,1 M], добавлен 26.04.2010Описание реальных газов в модели идеального газа. Особенности расположения молекул в газах. Описание идеального газа уравнением Клапейрона-Менделеева. Анализ уравнения Ван-дер-Ваальса. Строение твердых тел. Фазовые превращения. Диаграмма состояния.
реферат [1,1 M], добавлен 21.03.2014Строение твердого тела. Понятие об энергетических уровнях. Классификация тел по электропроводности. Механизм образования электронной и дырочной проводимости. Примесные и собственные полупроводники. Области применения полупроводниковых материалов.
курсовая работа [475,6 K], добавлен 12.02.2014Определение понятия "газ" как агрегатного состояния вещества, характеризующегося очень слабыми связями между молекулами, атомами и ионами. Основные состояния жидкостей: испарение, конденсация, кипение, смачивание и смешиваемость. Свойства твердых тел.
презентация [711,7 K], добавлен 31.03.2012Получение композиционных материалов. Применение топологического подхода, основанного на теории катастроф, к аномальному поведению дисперсных систем и материалов. Анализ процессов структурообразования дисперсных систем при динамических воздействиях.
статья [171,2 K], добавлен 19.09.2017Основные сведения о строении вещества, классификация и общие характеристики электротехнических материалов. Принципы использования электротехнических материалов в устройствах электротехники и электроэнергетики. Силы электростатического притяжения.
презентация [706,2 K], добавлен 29.01.2011Современная энергетика. Сокращение запасов ископаемого топлива. Топливные элементы. Типы топливных элементов и области их применения. Состояние работ по водородной энергетике в России. Примеры использования водорода, в качестве источника энергии.
реферат [789,6 K], добавлен 02.10.2008Особенности и суть метода сопротивления материалов. Понятие растяжения и сжатия, сущность метода сечения. Испытания механических свойств материалов. Основы теории напряженного состояния. Теории прочности, определение и построение эпюр крутящих моментов.
курс лекций [1,3 M], добавлен 23.05.2010Методы учета и контроля ядерных материалов в "мокром" хранилище отработавшего ядерного топлива реакторных установок ВВЭР-1000. Требования к применению средств контроля доступа и проведению физической инвентаризации. Порядок оценки безвозвратных потерь.
дипломная работа [780,3 K], добавлен 16.01.2014Назначение и порядок изготовления высокоомных проволочных сопротивлений, их разновидности и сферы применения. Роль изоляторов, методика оценки их качества и тесты на пригодность. Характеристика твердых изоляционных материалов, поддающихся обработке.
реферат [20,7 K], добавлен 28.09.2009Особенности использования магнитомягких материалов для постоянных и низкочастотных полей. Определение свойств ферритов и магнитодиелектриков. Применение магнитострикционных материалов для изготовления сердечников электромеханических преобразователей.
реферат [25,2 K], добавлен 30.08.2010Свойства материалов: механические, физические, химические. Виды деформаций: растяжение, сжатие, сдвиг, кручение и изгиб. Расчет плотности, теплопроводности и теплоемкости материалов. Огнестойкость материалов: несгораемые, трудносгораемые, сгораемые.
презентация [32,0 M], добавлен 10.10.2015Электрификация производственных процессов на участке твердых сплавов, расчет электрического освещения и облучения. Расчет внутренних сетей. Описание изобретения для смешивания сыпучих материалов. Меры безопасности при обслуживании установки, охрана труда.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 20.01.2010Свойства твердых тел. Основные виды деформации. Основные допущения о свойствах материалов и характере деформирования. Геометрическая схематизация элементов строительных конструкций. Внешнее воздействие на тело. Классификация нагрузок. Крутящий момент.
реферат [2,4 M], добавлен 28.01.2009Изучение понятия теплоизоляции. Рассмотрение особенностей конструкции органических и неорганических теплоизоляционных материалов. Неметаллические конструкционные материалы и их применение. Отношение данных материалов к действию воды и высоких температур.
реферат [27,3 K], добавлен 25.05.2015Понятие и принципы определения предела прочности при сжатии отдельного образца в мегапаскалях. Определение конца схватывания. Порядок проведения фазового анализа порошковых материалов, цели и задачи. Сплошное и характеристическое рентгеновское излучение.
реферат [272,0 K], добавлен 10.09.2015Повышение интереса к нетрадиционным, экологически чистым источникам энергии – ветру, солнцу, волнам. Ветроэнергетические установки малой мощности, их преимущества использования, перспективы и возможности применения, опыт реализации в странах мира.
реферат [575,5 K], добавлен 17.03.2009Рентгено-флуоресцентный спектральный анализ материалов. Исследование элементного состава вещества. Процесс возникновения рентгеновской флуоресценции. Аналитические возможности нейтронно-активационного анализа. Спектры излучения радиоактивного образца.
реферат [1,3 M], добавлен 07.05.2019
