Введение
Глава 1. Литературный обзор 8
1.1. Механизмы ионного транспорта в твёрдом теле, влияние перколяционных эффектов. 13
1.2. Обзор решений 19
1.2.1. Геометрическая формулировка задачи 19
1.2.2. Модель эффективной среды для решёточной задачи (случайные сетки) 22
1.2.3. Континуальная формулировка. Приближения Максвелла и Бруггемана (смеси и композиты) 26
1.2.4. Релаксационный процесс в распределённой структуре 28
1.2.5. Системы с развитой границей контакта 31
1.2.6. Критическое поведение. Перколяционный переход как скейлинговый фазовый переход 2 рода. 33
1.2.7. Распределённые ионные проводники 39
1.2.8. Эффекты макроскопического структурирования (агрегация частиц). Ситуация сложного (трёхфазного) электрода. 40
1.3. Применение перколяционного подхода для описания ион-проводящих систем 42
1.3.1. Недебаевский отклик электрода. 42
1.3.2. Концепция коллективной ионной релаксации. 45
1.3.3. Фликкер-шум и фрактальный фронт 48
1.3.4. Возникновение фрактального фронта диффузии. 51
1.3.5. Генерация фликкер-шума 1/fa 55
1.4. Протонная проводимость 56
1.4.1. Гроттгусовская и прыжковая протонная проводимость. Хаотизация кристаллогидратной сетки (протонный транспорт по кристаллогидратной воде) 57
1.4.2. Протонная проводимость сульфированных полимеров. Состояние и распределение воды. 59
Глава 2. Математическое описание транспортных процессов в неупорядоченных средах. Применение перколяционных моделей и теории эффективной среды . 65
2.1. Учёт граничного импеданса в моделях эффективной среды и перколяционной теории. 65
2.2. Ионная проводимость и эффективная ёмкость композитов металл-твёрдый электролит (модель распределённого электрода). 71
2.3. Случайный перенос в регулярной сетке. Самоорганизация динамических фрактальных структур. Компьютерное моделирование 74
2.4. Релаксация электрода при адсорбции газа. Слой размерности 2.5-D 75
2.5. Проводимость систем структурная вода – донор протонов 78
Глава 3. Методы исследования ионного транспорта в сложных средах 87
3.1. Приготовление дисперсных распределённых образцов. 87
3.2. Экспериментальные ячейки для электрических измерений 88
3.3. Метод электрохимической импедансной спектроскопии . 90
3.3.1. Основные компоненты эквивалентных схем 93
3.3.2. Синтез эквивалентных схем 98
3.3.3. Импедансная спектроскопия. Разделение электродного и объёмного релаксационных спектров 102
3.4. Исследование нелинейности отклика в переменном токе 104
Глава 4. Экспериментальные исследования проводимости простых смесей 106
4.1. Ионная проводимость композитов металл-твёрдый электролит (модель распределённого электрода). Экспериментальные исследования распределённых ион-элетронных систем и композиционных твёрдых электролитов 106
4.2. Поверхностные эффекты. Цветная перколяция 116
4.3. Влияние эффектов структуризации. Иерархическое протекание 119
Глава 5. Динамическая неупорядоченность в супериониках 125
5.1. Диффузия на регулярной сетке и фрактальный фронт 125
5.1.1. Эффект релаксации постоянного сдвига фаз (CPA) и зарядовая нелинейность 125
5.1.2. Случайный перенос в регулярной сетке. Самоорганизация динамических фрактальных структур. Компьютерное моделирование. 130
5.1.3. Недебаевская релаксация фрактальной области объёмного заряда. 133
Глава 6. Протонные проводники на основе гидратных соединений с ранспортом по связанной воде 136
6.1. Проводимость систем структурная вода – донор протонов 136
6.2. Протонная проводимость по прыжковому (Гроттгусовскому) механизму. Зависимость от концентрации воды. 140
6.3. Проводимость хаотической системы гидратированных протонгенерирующих центров. 150
Глава 7 154
7.1. Модель заполнения водой пористого каталитического электрода. 154
7.2. Влияние соотношения электронной и ионной проводимости каталитических материалов на эффективность работы каталитических электродов. 160
Выводы: 168
Литература 170
