Введение
1. Литературный обзор 11
1.1. Твердооксидные топливные элементы 11
1.2. Материалы электролитов ТОТЭ
1.2.1. Требования, предъявляемые к электролитам 14
1.2.2. Классификация электролитов 16
1.3. Высокотемпературные протонные электролиты 17
1.3.1. Материалы на основе BaCeO3 18
1.3.2. Материалы на основе BaZrO3 1.4. Материалы на основе BaCeO3–BaZrO3 28
1.5. Обоснование и постановка цели диссертационной работы 32
2. Экспериментальные методы 35
2.1. Синтез материалов и получение керамических образцов 35
2.1.1. Синтез порошков и получение образцов на основе BaCeO3 и BaZrO3 35
2.1.2. Синтез порошков и получение электролитов состава BaCe0,8-xZrxY0,2O3- 39
2.1.3. Получение электродных материалов 40
2.1.4. Изготовление электрохимических ячеек
2.1.4.1. Изготовление единичной ячейки ТОТЭ 41
2.1.4.2. Изготовление водородного сенсора 42
2.2. Методы аттестации порошков и керамических образцов 44
2.2.1. Рентгенофазовый анализ 44
2.2.2. Растровая электронная микроскопия 44
2.2.3. Синхронный термический анализ 44
2.2.4. Определение кажущейся плотности и открытой пористости 45
2.3. Исследование свойств материалов 46
2.3.1. Термическое расширение 46
2.3.2. Химическая стабильность 47
2.3.3. Проводимость 48
2.3.3.1. Исследование общей электропроводности в зависимости от температуры50
2.3.3.2. Исследование общей электропроводности в зависимости от парциального давления кислорода 51
2.3.4. Исследование единичных электрохимических ячеек 52
2.3.4.1. Ячейка топливного элемента 52
2.3.4.2. Ячейка водородного сенсора и методика электрохимических измерений 54
3. Физико-химические свойства материалов BaCe0,8–xZrxY0,2O3– 57
3.1. Особенности структуры и морфологии поверхности керамики 57
3.1.1. Кристаллическая структура керамических образцов 57
3.1.2. Морфологии поверхности керамических образцов 60
3.2. Химическая стабильность материалов в различных атмосферах 62
3.2.1. Кристаллическая структура 63
3.2.2. Микроструктура керамики 65
3.2.3. Термодинамические расчеты 3.3. Термические свойства 71
3.4. Выводы по Главе 3 80
4 Транспортные свойства материалов BaCe0,8–xZrxY0,2O3– 82
4.1. Проводимость материалов в зависимости от температуры 82
4.2. Проводимость материалов в зависимости от pO2 88
4.3. Энергия активации проводимости 92
4.4. Сравнение с литературными данными 94
4.5. Выводы по Главе 4 97
5. Исследование электрохимических ячеек 98
5.1. Единичная ячейка твердооксидного топливного элемента 98
5.2. Ячейка водородного сенсора 107
5.3. Выводы по Главе 5 115
Общие выводы 117
Список литературы 119
