Введение................................................................................................................... 4
1. Литературный обзор ........................................................................................... 9
1.1. Топливные элементы........................................................................................ 9
1.2. Электролиты, используемые в ТОТЭ........................................................... 14
1.3. Диффузия ионов кислорода в YSZ............................................................... 17
1.4. Факторы, влияющие на диффузию O2-
в YSZ.............................................. 25
2. Методика исследования.................................................................................... 40
2.1. Молекулярная динамика................................................................................ 40
2.2. Инициализация ............................................................................................... 41
2.2.1. Задание структуры ...................................................................................... 41
2.2.2. Термодинамические ансамбли, термостаты и баростаты....................... 42
2.3. Расчет сил между частицами ........................................................................ 47
2.4. Интегрирование уравнений движения ......................................................... 51
2.5. Анализ траекторий ......................................................................................... 52
2.6. Метод NEB...................................................................................................... 56
2.7. Теория функционала плотности ................................................................... 64
3. Результаты и обсуждение................................................................................. 73
3.1. Параметризация потенциала Бакингема ...................................................... 73
3.2. Результаты моделирования в модели NVT ансамбля ................................ 88
3.2.1. Влияние примесного состава на диффузию............................................. 88
3.2.2. Влияние температуры на диффузию......................................................... 96
3.2.3. Влияние постоянного электрического поля на диффузию................... 102
3.3. Результаты моделирования в модели NPT ансамбля ............................... 109
3
3.3.1. Сравнение результатов, полученных в моделях с NPT и NVT ансамблями
............................................................................................................................... 109
3.3.2. Влияние переменного электрического поля на диффузию .................. 111
3.3.3. Влияние электрического поля на ассоциацию вакансий с ионами Y3+119
Основные результаты и выводы........................................................................ 128
Список сокращений ............................................................................................ 130
Список литературы ............................................................................................. 132
