Mixed conductor

Aralash oʻtkazgichlar, shuningdek, aralash ion-elektron oʻtkazgichlar (MIEC) sifatida ham tanilgan, ion va elektron oʻtkazuvchanlikka ega boʻlgan bir fazali materialdir.^[1]^[2]^[3] Aralash oʻtkazuvchanlik tufayli rasmiy ravishda neytral turlar qattiq holatda tashilishi mumkin. Shuning uchun ommaviy saqlash va qayta taqsimlash imkoniyati mavjud. Aralash oʻtkazgichlar yuqori haroratli superoʻtkazuvchanlik bilan konjugatsiyada yaxshi maʼlum va tez qattiq holat reaksiyalarini sigʻdira oladi.

Ular batareyalar va yonilgʻi xujayralarida katalizatorlar (oksidlanish uchun), oʻtkazuvchan membranalar, sensorlar va elektrodlar sifatida ishlatiladi, chunki ular kimyoviy signallarni tez oʻtkazish va kimyoviy komponentlarni oʻtkazish imkonini beradi.^[3] degan taxminlar bor ed.

Stronsiy titanat (SrTiO₃), titan dioksidi (TiO₂), (La,Ba,Sr)(Mn,Fe,Co)O</br> (La,Ba,Sr)(Mn,Fe,Co)O,La2CuO</br> (La,Ba,Sr)(Mn,Fe,Co)O, seriy (IV) oksidi (CeO₂), litiy temir fosfat (LiFePO₄) vaLiMnPO₄ aralash oʻtkazgichlarga misoldir.^[1]

Kirishi

MIEC materiallari odatda nonstoixiometrik oksidlarga ega boʻlib, ularning koʻpchiligi A-saytda noyob tuproq metallari va B-saytda oʻtish metallari bilan perovskit tuzilmalariga ega boʻlgan.^[4] Bunday oksidning panjarasiga turli ionlarni almashtirish teshiklarning paydo boʻlishi orqali elektron oʻtkazuvchanlikni oshirishi va kislorod vakansiyalarini rivojlantirish orqali ion oʻtkazuvchanligini keltirib chiqarishi mumkin.^[4] Ushbu mexanizm nuqson nazariyasi deb nomlanadi, bu kabi nuqsonlar tez tarqalish uchun qoʻshimcha yoʻllarni taklif qiladi.^[5] Boshqa istiqbolli materiallarga piroxlor, jigarrangmillerit, Ruddlesden-Popper va ortorombik K ₂ NiF ₄ tipidagi tuzilmalar kiradi.^[5]

Biroq, boshqa dizayn parametrlari bilan mos keladigan haqiqiy (bir fazali) MIEClarni topish qiyin boʻlishi mumkin, shuning uchun koʻplab tadqiqotchilar heterojen MIEC materiallariga (H-MIECs) murojaat qilishdi. H-MIEC ikki fazaning kompozit aralashmasidir: biri ionlarni oʻtkazish uchun, ikkinchisi elektronlar yoki teshiklarni oʻtkazish uchun.^[6] Ushbu materiallar optimal elektron va ion tashishga erishish uchun kontsentratsiya darajasini sozlash orqali oʻz xususiyatlarini muayyan ilovalar uchun sozlash qobiliyati uchun maqbuldir.^[7] Gʻovakli H-MIEClar shuningdek, yuqori katalitik faollikni taʼminlaydigan uch faza oʻrtasida uch fazali chegaralarni (TPB) shakllantirishga imkon beruvchi gʻovak koʻrinishidagi uchinchi fazani ham oʻz ichiga oladi.^[7]

Ilovalar

SOFC/SOEC

Qattiq oksidli yonilg'i xujayrasi sxemasi. E'tibor bering, katod moddasi ham kislorod ionlarini, ham elektronlarni o'tkazishi kerak.

Hozirgi zamonaviy qattiq oksidli yonilgʻi xujayralari (SOFC) va elektroliz xujayralari (SOEC) koʻpincha MIEC materiallaridan tayyorlangan elektrodlarni oʻz ichiga oladi. SOFClar yonilgʻi xujayralari orasida noyobdir, chunki manfiy zaryadlangan ionlar (O ^2-) elektrolitlar boʻylab katoddan anodga oʻtkaziladi va bu MIEC katod materiallarini yuqori samaradorlikka erishish uchun muhim qiladi. Ushbu yonilgʻi xujayralari quyidagi oksidlanish-qaytarilish reaksiyasi bilan ishlaydi:

Anod reaksiyasi : 2H ₂ + 2O ²⁻ → 2H ₂ O + 4e ⁻

Katod reaksiyasi : O ₂ + 4e ^- → 2O ²⁻

Umumiy hujayra reaksiyasi : 2H ₂ + O ₂ → 2H ₂ O

Lantan stronsiy kobalt ferriti (LSCF) kabi MIEClar koʻpincha zamonaviy yonilgʻi xujayrasi tadqiqotlarining mavzusi boʻlib, ular pasayish reaksiyasini faqat katod/elektrolit interfeysida emas, balki butun katod yuzasida sodir boʻlishiga imkon beradi.^[8]

Eng koʻp ishlatiladigan kislorod elektrodi (katod) materiallaridan biri H-MIEC LSM-YSZ boʻlib, Y ₂ O ₃ qoʻshilgan ZrO ₂ iskala ustiga infiltratsiya qilingan lantan stronsiy manganit (LSM) dan iborat.^[9] LSM nanozarralari elektron oʻtkazuvchan yoʻlni va pasayish reaksiyasi uchun yuqori zichlikdagi TPBlarni taʼminlash uchun gözenekli YSZ iskala devorlariga yotqiziladi.^[9]

Shuningdek qarang qoʻshimcha

Tez ion oʻtkazgich
Proton oʻtkazgich
Superoʻtkazuvchanlik

Manbalar

↑ ^1,0 ^1,1 ^1,2 „Mixed conductors“. Max Planck institute for solid state research. Qaraldi: 2016-yil 16-sentyabr. Manba xatosi: Invalid <ref> tag; name "MPG" defined multiple times with different content
↑ I. Riess (2003). „Mixed ionic–electronic conductors—material properties and applications“. Solid State Ionics. 157-jild, № 1–4. 1–17-bet. doi:10.1016/S0167-2738 (02)00182-0. {{cite magazine}}: Check |doi= value (yordam)
↑ ^3,0 ^3,1 Chia-Chin Chen; Lijun Fu; Joachim Maier (2016). „Synergistic, ultrafast mass storage and removal in artificial mixed conductors“. Nature. 536-jild, № 7615. 159–164-bet. Bibcode:2016Natur.536..159C. doi:10.1038/nature19078. PMID 27510217. Manba xatosi: Invalid <ref> tag; name "Nature" defined multiple times with different content
↑ ^4,0 ^4,1 Teraoka, Y. (1988-yil yanvar). „Mixed ionic-electronic conductivity of La1−xSrxCo1−yFeyO3−δ perovskite-type oxides“. Materials Research Bulletin. 23-jild. 51–58-bet. doi:10.1016/0025-5408 (88)90224-3. {{cite magazine}}: Check |doi= value (yordam); sana kiritilishi kerak boʻlgan parametrga berilgan qiymatni tekshirish lozim: |date= (yordam)
↑ ^5,0 ^5,1 Sunarso, Jaka (15-iyul 2008-yil). „Mixed ionic–electronic conducting (MIEC) ceramic-based membranes for oxygen separation“. Journal of Membrane Science. 320-jild, № 1–2. 13–41-bet. doi:10.1016/j.memsci.2008.03.074.{{cite magazine}}: CS1 maint: date format ()
↑ Riess, I (2003-yil fevral). „Mixed ionic–electronic conductors—material properties and applications“. Solid State Ionics. 157-jild, № 1–4. 1–17-bet. doi:10.1016/S0167-2738 (02)00182-0. {{cite magazine}}: Check |doi= value (yordam); sana kiritilishi kerak boʻlgan parametrga berilgan qiymatni tekshirish lozim: |date= (yordam)
↑ ^7,0 ^7,1 Wu, Zhonglin (1996-yil dekabr). „Modeling of ambipolar transport properties of composite mixed ionic-electronic conductors“. Solid State Ionics. 93-jild, № 1–2. 65–84-bet. doi:10.1016/S0167-2738 (96)00521-8. {{cite magazine}}: Check |doi= value (yordam); sana kiritilishi kerak boʻlgan parametrga berilgan qiymatni tekshirish lozim: |date= (yordam)
↑ Leng, Yongjun (2008-yil iyul). „Development of LSCF–GDC composite cathodes for low-temperature solid oxide fuel cells with thin film GDC electrolyte“. International Journal of Hydrogen Energy. 33-jild, № 14. 3808–3817-bet. doi:10.1016/j.ijhydene.2008.04.034. {{cite magazine}}: sana kiritilishi kerak boʻlgan parametrga berilgan qiymatni tekshirish lozim: |date= (yordam)
↑ ^9,0 ^9,1 Sholklapper, Tal (2006). „LSM-Infiltrated Solid Oxide Fuel Cell Cathodes“. Electrochemical and Solid-State Letters. 9-jild, № 8. A376–A378-bet. doi:10.1149/1.2206011.

[MPG-1] 1,0 ^1,1 ^1,2 „Mixed conductors“. Max Planck institute for solid state research. Qaraldi: 2016-yil 16-sentyabr. Manba xatosi: Invalid <ref> tag; name "MPG" defined multiple times with different content

[Riess-2] I. Riess (2003). „Mixed ionic–electronic conductors—material properties and applications“. Solid State Ionics. 157-jild, № 1–4. 1–17-bet. doi:10.1016/S0167-2738 (02)00182-0. {{cite magazine}}: Check |doi= value (yordam)

[Nature-3] 3,0 ^3,1 Chia-Chin Chen; Lijun Fu; Joachim Maier (2016). „Synergistic, ultrafast mass storage and removal in artificial mixed conductors“. Nature. 536-jild, № 7615. 159–164-bet. Bibcode:2016Natur.536..159C. doi:10.1038/nature19078. PMID 27510217. Manba xatosi: Invalid <ref> tag; name "Nature" defined multiple times with different content

[:0-4] 4,0 ^4,1 Teraoka, Y. (1988-yil yanvar). „Mixed ionic-electronic conductivity of La1−xSrxCo1−yFeyO3−δ perovskite-type oxides“. Materials Research Bulletin. 23-jild. 51–58-bet. doi:10.1016/0025-5408 (88)90224-3. {{cite magazine}}: Check |doi= value (yordam); sana kiritilishi kerak boʻlgan parametrga berilgan qiymatni tekshirish lozim: |date= (yordam)

[:3-5] 5,0 ^5,1 Sunarso, Jaka (15-iyul 2008-yil). „Mixed ionic–electronic conducting (MIEC) ceramic-based membranes for oxygen separation“. Journal of Membrane Science. 320-jild, № 1–2. 13–41-bet. doi:10.1016/j.memsci.2008.03.074.{{cite magazine}}: CS1 maint: date format ()

[6] Riess, I (2003-yil fevral). „Mixed ionic–electronic conductors—material properties and applications“. Solid State Ionics. 157-jild, № 1–4. 1–17-bet. doi:10.1016/S0167-2738 (02)00182-0. {{cite magazine}}: Check |doi= value (yordam); sana kiritilishi kerak boʻlgan parametrga berilgan qiymatni tekshirish lozim: |date= (yordam)

[:1-7] 7,0 ^7,1 Wu, Zhonglin (1996-yil dekabr). „Modeling of ambipolar transport properties of composite mixed ionic-electronic conductors“. Solid State Ionics. 93-jild, № 1–2. 65–84-bet. doi:10.1016/S0167-2738 (96)00521-8. {{cite magazine}}: Check |doi= value (yordam); sana kiritilishi kerak boʻlgan parametrga berilgan qiymatni tekshirish lozim: |date= (yordam)

[8] Leng, Yongjun (2008-yil iyul). „Development of LSCF–GDC composite cathodes for low-temperature solid oxide fuel cells with thin film GDC electrolyte“. International Journal of Hydrogen Energy. 33-jild, № 14. 3808–3817-bet. doi:10.1016/j.ijhydene.2008.04.034. {{cite magazine}}: sana kiritilishi kerak boʻlgan parametrga berilgan qiymatni tekshirish lozim: |date= (yordam)

[:2-9] 9,0 ^9,1 Sholklapper, Tal (2006). „LSM-Infiltrated Solid Oxide Fuel Cell Cathodes“. Electrochemical and Solid-State Letters. 9-jild, № 8. A376–A378-bet. doi:10.1149/1.2206011.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]