固體電解質(zhì)（有離子導(dǎo)電性的固態(tài)物質(zhì)）
次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-22
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固體電解質(zhì)
有離子導(dǎo)電性的固態(tài)物質(zhì)
應(yīng)用在冶金中的具有離子導(dǎo)電性的固態(tài)物質(zhì)。這些物質(zhì)或因其晶體中的點(diǎn)缺陷或因其特殊結(jié)構(gòu)而為離子提供快速遷移的通道，在某些溫度下具有高的電導(dǎo)率(1～10-6西門子／厘米）,故又稱為快離子導(dǎo)體。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)幾十種快離子導(dǎo)體材料，如鹵化物中的RbAg4I5、α-AgI是銀離子導(dǎo)體，氧化物中的ZrO2(摻雜CaO)、ThO2（摻雜Y2O3）是氧離子導(dǎo)體，β-Al2O3是鈉離子導(dǎo)體等。
基本信息
| 中文名 | 固體電解質(zhì) |
| 外文名 | fast ionic conductor |
| 應(yīng)用領(lǐng)域 | 新型固體電池 |
| 涵蓋 | 固態(tài)離子導(dǎo)體 |
| 別名 | 超離子導(dǎo)體 |
| 發(fā)現(xiàn)者 | M.法拉第 |
收起
概述
固體電解質(zhì)
能斯脫（W.H.Nernst）最早(1899年)研究了 
固溶體的導(dǎo)電性。1937年出現(xiàn)了用ZrO2基的固溶體組裝的高溫燃料電池。自從1957年基烏科拉(K.Kiuk-kola)和瓦格納(C.Wagner)用
作為固體電解質(zhì)成功地測定了一些金屬氧化物的生成自由焓之后，固體電解質(zhì)在高溫物理化學(xué)研究和在氣相氧分壓和液相氧活度的測定和控制中得到廣泛應(yīng)用。1967年姚(Y.F.Y.Yao)和庫默爾(J.K.Kummer)發(fā)現(xiàn)了非化學(xué)計(jì)量比的
與
的層狀復(fù)合氧化物
（又稱
）在室溫下具有高的電導(dǎo)率，進(jìn)一步促進(jìn)了快離子導(dǎo)電材料性質(zhì)及其結(jié)構(gòu)的研究。
固體電解質(zhì)
作用
通過測定電池電動勢可以快速準(zhǔn)確地確定氣相中的氧分壓以及熔體中的氧活度。
測定氣相中的氧分壓 下面是測定氣體中氧分壓的氧濃差電池（氧含量探測器）。在以Y2O3穩(wěn)定的氧化鋯管內(nèi)外壁、涂以鉑層，構(gòu)成內(nèi)電極和外電極。內(nèi)、外電極分別和鉑引線相連接。整個電池在 800℃左右的溫度下工作。將已知氧含量的參比氣體（通常是空氣）和被測氣體分別導(dǎo)入內(nèi)電極和外電極，通過測定該電池的電動勢E,用下式即可算出被測氣體的氧分壓：
固體電解質(zhì)
式中R是氣體常數(shù)〔8.314焦／（摩·開）〕;T是絕對溫度;F是法拉第常數(shù)(96490庫／摩)；p拪和p嫎分別代表高氧分壓側(cè)和低氧分壓側(cè)的氧分壓，這種氧濃差電池可連續(xù)測定各種氣氛和煙道氣體中的氧含量（例如，小到十億分之一的氧含量都可測出），用于監(jiān)測氣氛的氧化性及控制燃料燃燒過程。
鋼水快速定氧
的電動勢，可以計(jì)算出鋼水中的氧活度及氧含量。這種帶有熱電偶的快速定氧測頭插入鋼水后10秒鐘內(nèi)即可同時(shí)測出鋼水的溫度和溶解氧的活度。快速定氧測頭的應(yīng)用，對于控制冶煉過程、提高鋼質(zhì)量和節(jié)約鐵合金都是有意義的。類似結(jié)構(gòu)的快速定氧測頭也在銅、鎳和其他有色金屬冶煉研究中得到應(yīng)用。
電解質(zhì)管的抗熱震性對于快速定氧測頭十分重要。部分穩(wěn)定的（仍保留有部分單斜相）氧化鋯電解質(zhì)比全穩(wěn)定的氧化鋯具有更好的抗熱震性。在高溫和極低氧分壓條件(如1600℃，pO2＜10-13大氣壓)下，氧化鋯基的固體電解質(zhì)會出現(xiàn)部分自由電子導(dǎo)電，影響測定結(jié)果。氧化釷基的固體電解質(zhì)可以用于比上述條件更低的氧分壓下的物理化學(xué)測量。
生產(chǎn)氫氣方法
發(fā)明人：N·R·克斯卡;R·普拉沙;C·F·高茨曼
地址：美國康涅狄格州
一種通過將壓縮和加熱的含氧氣體混合物通入具有至少一個固體電解質(zhì)氧離子遷移膜的反應(yīng)器中以分離遷移的氧從而來生產(chǎn)合成氣體和氫氣的方法。有機(jī)燃料與氧氣反應(yīng)形成合成氣體。通過至少一個固體電解質(zhì)氫遷移膜將所得到的合成氣體分離成氫氣從而在相同或不同的分離器中分離遷移的氫氣。
要害點(diǎn)
一種生產(chǎn)氫氣和合成氣體的方法，它包括以下步驟：（a）將壓縮和加熱的含氧氣體混合物通入包括至少一個固體電解質(zhì)氧離子遷移膜的氧反應(yīng)器中，所說的反應(yīng)器具有由所說的氧離子遷移膜隔開的第一區(qū)域和第二區(qū)域，其中所說的混合物中至少一部分氧氣穿過所說的氧離子遷移膜由所說的第一區(qū)域遷移至所說的第二區(qū)域中，在所說的第二區(qū)域中形成第一滲透物氣流從而與含氣相有機(jī)燃料的清除氣流反應(yīng)，同時(shí)在所說的第一區(qū)域中形成貧氧的滯留氣流；（b）將所說的清除氣流通入所說的第二區(qū)域中從而與所說的遷移的氧反應(yīng)在所說的第一滲透物氣流中形成合成氣體；（c）使所說的第一滲透物氣流直接與至少一個氫遷移膜接觸從而產(chǎn)生高純氫滲透物和貧氫的合成氣體滯留物；和（d）所說的高純氫滲透物作為氫氣流產(chǎn)品排出。
其他應(yīng)用
固體電解質(zhì)電池還廣泛用于高溫物理化學(xué)研究，如用來測定化合物的生成自由焓，溶解自由焓，金屬熔體中氧活度及活度影響參數(shù)等。用來測定氮、硫、氫的固體電解質(zhì)電池也正在研究之中。固體電解質(zhì)的研究和應(yīng)用已成為60年代以來受到廣泛注意并獲得迅速發(fā)展的一門材料科學(xué)分支。
相關(guān)條目
參考資料
1、http://www.chemyq.com/xz/xz4/30423bqcxp.htm
3、http://www.xlresin.com/resin/6a/34672.html
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