Содержание
Введение............................................................................................................... 5
Глава 1. Литературный обзор ......................................................………....... 13
1.1 Твердооксидные топливные элементы..................…………………...... 13
1.2 Типы конструкций ТОТЭ.......................................................................... 16
1.3 Материалы для твердых электролитов.................................................... 17
1.4 Твердые электролиты на основе диоксида циркония…………............. 22
1.4.1 Твердые электролиты на основе твердых растворов ZrO2-R2O3
(R = Y, Sc, РЗЭ) ...............................................................................
22
1.4.2 Твердые электролиты на основе твердых растворов
ZrO2-Sc2O3-R2O3 (R = Y, РЗЭ) …………..……………………….
26
1.5 Методы получения материалов твердых электролитов......................... 31
1.6 Методы исследования транспортных характеристик твердого
электролита………………...…………………………………………….
35
1.7 Выводы из обзора литературы.………….……………………................ 42
Глава 2. Методика получения и исследования материала……………... 44
2.1 Метод направленной кристаллизации в холодном контейнере............ 44
2.2 Глицин – нитратный метод синтеза…………..………………............... 48
2.3 Методы контроля фазового и элементного составов. Структурные
исследования ..............................................................................................
48
2.3.1 Просвечивающая электронная микроскопия................................. 48
2.3.2 Растровая электронная микроскопия и
микрорентгеноспектральный анализ..............................................
49
2.3.3 Рентгеноструктурный анализ........................................................... 50
3
2.4 Исследование диффузии ионов кислорода методом изотопного
обмена…………………………………………………………………….
51
2.5 Методы исследования электротранспортных характеристик
твердоэлектролитных материалов………………………………………
51
2.6 Высокотемпературные измерения транспортных характеристик
материалов со смешанной проводимостью….........................................
54
2.7 Измерение электрохимических характеристик модельных
топливных элементов…….……………………………………………...
56
Глава 3. Влияние фазового состава и структуры на
электротранспортные свойства твердых электролитов
ZrO2-R2O3 (R = Y, Gd, Yb, Sc)...........................................................................
57
3.1 Изменение структуры и проводимости в кристаллах на основе ZrO2
в зависимости от концентрации Y2O3......................................................
59
3.2 Фазовый состав и проводимость кристаллов твердых растворов на
основе (ZrO2)1-x(Gd2O3)x.............................................................................
67
3.3 Фазовый состав и транспортные характеристики кристаллов на
основе (ZrO2)1-x(Yb2O3)x …........................................................................
75
3.4 Исследование структурных и транспортных характеристик
кристаллов твердых растворов (ZrO2)1-x(Sc2O3)x……………………….
84
3.5 Выводы по главе 3...................................................................................... 92
Глава 4. Твердые электролиты (ZrO2)1-x(Sc2O3)x, легированные
оксидам Yb2O3 или Y2O3...................................................................................
93
4.1 Структура и транспортные характеристики кристаллов твердых
растворов и (ZrO2)1-x-y(Sc2O3)x(Yb2O3)y………………………………....
94
4.2 Структура и транспортные характеристики кристаллов твердых
растворов (ZrO2)1-x-y(Sc2O3)x(Y2O3)y ………............................................
109
4.3 Сравнительное исследование проводимости и долговременной
стабильности монокристаллических и керамических твердых
растворов (ZrO2)0,89(Sc2O3)0,10(Y2O3)0,01
4
и (ZrO2)0,90(Sc2O3)0,09(Yb2O3)0,01.. ………………………………………... 117
4.4 Электрохимическое исследование модельных ТОТЭ на основе
монокристаллических и керамических твердооксидных мембран и
катода на основе Sr0,7Ce0,3MnO3-δ …..………………………..…………..
124
4.5 Выводы по главе 4...................................................................................... 136
Заключение.......................................................................................................... 138
Список публикаций………………………..…………………………………. 140
Список цитируемой литературы.................................................................... 143
