Проводники с высокой ионной проводимость

Электролитическая проводимость жидкостей, вызванная подвижностью ионов носителями заряда являются катионы и анионы. При увеличении температуры проводимость электрических проводников улучшается, поскольку при более высоких температурах ионы движутся с большей скоростью за счет понижения вязкости и уменьшения сольватации ионов. Вещества, характеризующиеся электролитической проводимостью, называются проводниками Ирода. К проводникам П рода относятся растворы электролитов (кислоты, соли, основания). При наложении внешнего электрического поля анионы движутся к положительно заряженному электроду — аноду, катионы — к отрицательно заряженному электроду — катоду. Поскольку скорости движения ионов в растворе значительно меньше, чем скорости движения электронов в металлах, электрическая проводимость металлов, например меди и серебра, примерно в миллион раз больше, чем для растворов электролитов. [c.216]

На основе понимания теоретических законов и экспериментов химики научились синтезировать новые химические соединения, которые находят применение в практике, например соединения благородных газов соединения, обладающие высокотемпературной сверхпроводимостью, высокой ионной проводимостью (ионные сверхпроводники) полимеры с особыми свойствами, например полимерные проводники первого рода соединения включения (клатраты) и слоистые соединения конструкционная и электротехническая керамика и т, д. [c.431]

Электроды — проводники, обладающие электронной проводимостью и контактирующие с раствором электролита. С помощью электродов осуществляют подвод (или отвод) электроэнергии от электрохимического устройства. В зависимости от проводимого процесса электроды имеют различное назначение. В химических источниках тока материал электрода, как правило, принимает участие в токообразующей реакции, растворяясь или изменяя свой химический состав. При получении химических продуктов в большинстве случаев электроды в реакции не участвуют, а служат только для подведения электричества к границе электрод— раствор, где протекает электрохимическая реакция. В гальванотехнике и гидроэлектрометаллургии на отрицательно заряженном электроде — катоде происходит выделение металла. В этих процессах, как правило, используются растворимые аноды, материал которых обогащает раствор ионами того металла, который выделяется на катоде. В том случае, когда необходимы нерастворимые электроды, кроме химической устойчивости в данной среде они должны обладать и другими свойствами, например, каталитической активностью, которая позволяет с высокой селективностью проводить основную электрохимическую реакцию достаточной механической прочностью. Материал, из которого изготовляется электрод, должен быть дешев и доступен. Немаловажное значение имеет стабильность состояния поверхности электрода во времени. [c.10]

Краус и Фуосс разработали интересную теорию в объяснение полученных ими кривых. Как уже было упомянуто, в растворителях с низкой диэлектрической постоянной сила притяжения между ионами, имеющими заряды неодинаковых знаков, довольно значительна по сравнению с растворителями, у которых диэлектрическая постоянная высока. Отсюда следует, что ассоциация неодинаковых ионов, приводящая к образованию нейтральных молекул, намного более вероятна в углеводородных растворителях, чем вводе. Такого рода молекулы являются слабыми проводниками. По мнению Крауса и Фуосса, первоначально наблюдаемое быстрое уменьшение проводимости при низкой концентрации объясняется спариванием указанных ионов. Кривые, иллюстрирующие эту стадию, соответствуют уравнению вида >>,С 1= = постоянной величине. Затем кривые проходят через точку минимума, после чего они показывают постепенное возрастание проводимости при концентрации, превышающей указанную точку. Фуосс и Краус предполагают, что за этой точкой находится зона, в которой начинают образовываться ионные триплеты высокой проводимости. [c.203]

К ионным проводникам предъявляются требования высокой ионной проводимости, минимальной электронной проводимости, высокой физической и химической устойчивости, малой коррозионной и химической агрессивности (лучше инертности) 46 [c.46]

Типичные, так называемые сильные электролиты в твердом состоянии ионизированы так же, как и в растворах. Примером может служить хлорид натрия, кристаллическая решетка которого построена из ионов Na" и СГ. В расплавленном состоянии соли являются хорошими электрическими проводниками с ионной проводимостью. Благодаря высокой прочности связи между ионами хлорид натрия растворим лишь в немногих растворителях, отличительной особенностью которых является большая величина диэлектрической постоянной. [c.132]

Электролиты ХИТ служат ионными проводниками тока (проводниками 2-го рода) между электродами, а также отделяют восстановитель от непосредственного контакта с окислителем. К электролитам ХИТ предъявляются следующие основные требования 1) высокая ионная электрическая проводимость 2) очень низкая электронная проводимость 3) малая коррозионная активность (лучше инертность) к электродам и конструкционным материалам элементов 4) устойчивость при работе элемента и его хранении, а также при контакте с восстановителем, окислителем и продуктами реакции. [c.25]

Общая характеристика газовых электродов. Любой газовый электрод представляет собой полуэлемент, состоящий из металлического проводника, контактирующего одновременно с соответствующим газом и с раствором, содержащим ионы этого газа. Конструирование газового электрода и измерение потенциала системы газ — раствор ионов газа невозможно без- участия металлического проводника, так же как любой электрод немыслим без проводника с электронной проводимостью. Однако металл в газовых электродах не только создает электронно-проводящий электрический контакт между газом и раствором его ионов, но и ускоряет медленно устанавливающееся электродное равновесие, т. е. служит катализатором. Следовательно, в газовых электродах могут быть использованы не любые металлы, а лишь те, которые обладают высокой каталитической активностью по отношению к реакции газ — ионы газа в растворе. Кроме того, потенциал металла в газовом проводнике не должен зависеть от активности других ионов, присутствующих в растворе, в частности от активности собственных металлических ионов. Являясь катализатором реакции между газом и его ионами в растворе, металл газового электрода в то же время должен быть инертным по отношению к другим возможным реакциям. Наконец, металл в газовом электроде должен обеспечивать создание по возможности большей поверхности раздела, на которой могла бы протекать обратимая реакция перехода газа в ионное состояние. Всем этим требованиям лучше всего удовлетворяет платина, которая чаще всего и используется при конструировании газовых электродов. Для создания развитой поверхности платину покрывают электролитически платиновой чернью, получая так называемую [c.163]

Согласно Вагнеру, даже при очень незначительной ионной проводимости пробой наступает вследствие выделения джоулевого тепла внутри вещества в результате длительного воздействия поля. Образующееся тепло повышает локальную проводимость, что, в свою очередь, еще больше усиливает нагрев. Поскольку все органические изоляционные материалы являются плохими проводниками тепла, нагревание протекает лавинообразно и приводит к тепловому пробою. Высокая начальная температура и большая толщина исследуемых образцов также способствуют его возникновению. При переменном напряжении, и особенно на высоких частотах, также существует возможность теплового пробоя. Это связано с потерями энергии переменного тока и повышенным выделением тепла. При определенных обстоятельствах эти потери могут играть главную роль в пробое. [c.640]

Известно, что монооксид никеля (N10 в кислородсодержащих атмосферах является преимущественно электронным проводником р-типа. Поэтому при интерпретации экспериментальных результатов можно полагать с высокой степенью точности <т х и для константы параболического закона пользоваться формулами (7.44) и (7.46). В свою очередь, ионная проводимость в N 0 обусловлена практически исключительно катионами От >Оо), движущимися по вакансионному механизму. [c.279]

Электронная проводимость связана с образованием электронов в полимерах при ионизации макромолекул, которая может быть вызвана нагреванием, радиационным или световым воздействием. Присутствие пигментов и других неорганических веществ в покрытии благоприятствует электронной проводимости. Электронная проводимость пленок кристаллических полимеров выше, чем аморфных, ионная — наоборот. Особенно высокой электронной проводимостью отличаются полимеры-полупровод-ники, а также композиции с углеродными и металлическими наполнителями (техническим углеродом, графитом, порошками металлов). Изготовленные из них покрытия по электрической проводимости занимают промежуточное положение между диэлектриками и проводниками для них ук= 10 Ч-10 См/м. Электрическая проводимость большинства лакокрасочных покрытий находится на уровне электрической проводимости полимеров и составляет 10 —10 См/м. [c.138]

Полупроводниковые кристаллы-активные среды полупроводниковых лазеров. Излучение в них генерируется в результате переходов между энергетич. уровнями зоны проводимости и валентной зоны. Иссюльзуют [юлу-проводники типа А В , А "В , А В . Активные элементы изготовляют из монокристаллов (напр., dS, GaAs, InAs, PbS), содержащих в своем объеме области, для к-рых характерен электронно-дырочный переход (р - и-переход), и из кристаллич. гетероструктур, образованных чередованием кристаллич. слоев, различающихся по хим. составу, но имеющих одинаковый период кристаллич. решетки. Наиб, распространены гетероструктуры, образованные слоями полупроводников типа А "В на основе арсенидов, фосфидов, антимонидов Ga и А1 и их твердых р-ров. Гетероструктуры получают также на основе многокомпонентных (тройных и более) твердых р-ров замещения (напр., Al,Ga, As), в к-рых при изменении состава в широких пределах период решетки не меняется. Полупроводниковые монокристаллы [юлучают из особо чистых исходных в-в кристаллизацией из расплавов (метод Чохральского, горизонтально направленная или зонная кристаллизация в контейнере, бестигельная зонная плавка) и эпитаксиальным выращиванием тонких кристаллич. слоев при кристаллизации из газовой фазы или расплавов твердых р-ров. Необходимые характеристики достигаются введением примесей в расплав или методом ионного внедрения примесных атомов. В качестве легирующих примесей используют, напр., элементы П (Zn, d, Mg акцепторы электронов), IV, VI (Sn, Те, Se, S доноры) групп. Благодаря разнообразию полупроводниковых кристаллов созданы лазеры, излучающие в диапазоне длин волн 0,3-30 мкм, обладающие малой инерционностью ( 10 с) и высоким кпд (до 50%), работающие как в импульсном, так и в непрерывном режиме (мощности 10 Вт при длительности импульса 3 НС и 10 Вт соответственно). Лучевая прочность полупроводниковых Л. м. ограничивает выходную мощность лазеров. [c.566]

Нейтрализация (разрядка) ионов протекает на границе раздела фаз твердый электролит — вакуум. Здесь возможны два метода подачи электронов к месту нейтрализации ионов от специального электронного эмиттера или от омического контакта. В отличие от обычных электрохимических реакций, протекающих на границе раздела ионный проводник (электролит) — электронный проводник (катод, анод), реакции протекают в глубоком вакууме. Выделяющиеся при этом продукты реакции не взаимодействуют с электролитом. При выборе мембраны с униполярной ионной проводимостью вакуум-электрохимические процессы протекают строго селективно. Это свойство процесса переноса с последующей нейтрализацией ионов в вакууме позволяет получить щелочные элементы с высокой степенью чистоты. [c.76]

Ионные проводники и.меют обычно слишком нттзкие значения п и к, что НС лает ео. можпости наб.подать в ипх эффект Хол.та. Однако в некоторых злектроли1ах, н частности в RbAg lo, проявляющем высокую Ag" ионную проводимость (a i [c.104]

В качестве катализаторов электродов топливных элементов используются металлы платиноюй группы, серебро, специально обработанные никель и кобальт и активированный уголь. На этих электродах уже при 25—100°С удается достичь высоких скоростей восстановления кислорода и окисления таких видов топлива, как водород, гидразин НгН4 и метанол СН3ОН, при относительно невысоких поляризациях. Топливные элементы, работающие при таких температурах, получили название низкотемпературных. Ионными проводниками в них могут служить водные растворы кислот, щелочей и солей. Чаще всего применяют раствор КОН, так как он имеет высокую электрическую проводимость и невысокую агрессивность по отношению ко многим металлам. [c.362]

ЭЛЕКТРОЛИТЫ ТВЕРДЫЕ (сверхионные проводники), кристаллические в-ва, имеющие высокую электрич. проводимость, обусловленную движением ионов одного типа. Ионы проводимости в отличие от других ионов кристаллич. структуры разупорядочены по большому числу позиций. Электропроводность а Э. т. увеличивается с ростом т-ры Т по закону аТ = Лехр(—E/kT) (k — константа Больц- [c.699]

Для аккумуляторов с твердым электролитом необходимы высокие показатели проводимости электролитов, т, е. они должны принадлежать к суперионным проводникам. Подвижность ионов в твердом теле является следствием определенной организации структуры, при которой ионы одного вида оказываются разупоря-доченными в пределах относительно жесткой упорядоченности других. Причем жесткость кристаллического каркаса, в котором как бы разлита ионная жидкость, благоприятствует ее текучести. [c.60]

Как теоретические, так и экспериментальные исследования очень многих веществ говорят о том, что максимальная ионная проводимость, которая может быть получепа в твердофазных материалах, составляет 0,1—10 Ом -см" эти величины соответствуют такому состоянию, когда большая часть ионов одновременпо находится в движении. По мнению ряда авторов, именно к таким материалам следует относить термины суперионные проводники и быстрые ионные проводники . Эта терминология получила широкое распространение, однако, строго говоря, опа не совсем правильна. Подвижные ионы не обладают какими-либо супер -свойствами или суперподвиж-ыостью. Высокая проводимость этих веществ связана скорее с большой концентрацией подвижных частиц. [c.21]

Влияние термической обработки на физические свойства суперионного проводника BigPbsOiv описано в [228]. Это соединение испытывает превращения из тетрагональной в -модификацию через промежуточную /фазу при 590 °С. -Фаза имеет высокую ионную проводимость, но при охлаждении превращается в тетрагональную. [c.275]

Растворы металлов в жидком аммиаке не единственные представители проводников со смешанной электропроводностью. К такого рода проводникам можно отнести и газы, находящиеся под действием или электрического разряда, или радиоактивного излучения, или же нагретые до очень высоких температур. Большинство твердых солей обладает ионной проводимостью униполярного типа, т. е. у них только один сорт ионов участвует в переносе тока. Так,, например, в кристаллах галогенида серебра ток переносится лишь катионами и число переноса иона серебра равно единице, в то время как для галоидного аниона оно равно нулю. Напротив, в кристаллах нитрата свинца число переноса катиона равно нулю, и подвижностью в электрическом поле обладают лишь ионы нитрата. ОднакО с повышением температуры почти у всех твердых солей появляется и электронная проводимость. Они превращаются в проводники со смешанной электропроводностью, часто полупроводникового характера. Для некоторых твердых соединений, например для а-модификации Ag2S, смешанная проводимость наблюдается в широком интервале температур. Такие типичные проводники I рода, как амальгамы и сплавы металлов (особенно в расплавленном состоянии), обнаруживают при пропускании через них токов большой силы слабую ионную проводимость, причем один из компонентов сплава перемещается к катоду, а другой — к аноду. Природа переноса тока ионами в амальгамах и сплавах еще недостаточно изучена. [c.127]

Растворы металлов в жидком аммиаке не единственные представители проводников со смешанной электропроводностью. К ним можно отнести также газы, находящиеся под действием электрического разряда, радиоактивного излучения, очень высокой температуры и т. д. Большинство твердых солей при обычных температурах обладает ионной проводимостью униполярного типа, т. е. у них только один сорт ионов участвует в переносе тока. Так, например, в кристаллах галогенида серебра ток переносится только катионами, следовательно, число переноса иона серебра равно единице, в то время как для галоген-иона оно равно нулю. Напротив, в кристаллах нитрата свинца число переноса катиона равно нулю, и подвижностью в электрическом поле обладают лишь ионы нитрата. Однако с повышением температуры почти у всех твердых солей появляется также и электронная проводимость. Они превращаются в проводники со смешанной электропроводностью, часто полупроводникового характера. Для некоторых твердых соединений, например для а-модификации АдаЗ, смешанная проводимость наблюдается в широком интервале температур. Такие типичные проводники [c.137]

Общая характеристика газовых электродов. Любой газовый электрод представляет собой полуэлемент, состоящий из металлического проводника, контактирующего одновременно с соответствующим газом и с раствором, содержащим ионы этого газа. Конструирование газового электрода и измерение потенциала системы газ — раствор ионов газа невозможно без участия металлического проводника, так же как любой электрод немыслим без проводника с электронной проводимостью. Кроме того, металл в газовых электродах не только создает электронно-проводящий электрический контакт между газом и раствором его ионов, но и ускоряет медленно устаяавливающееея электродное равновесие, т. служит катализатором электродной реакции. Следовательно, в газовых электродах можно использовать не любые металлы, а лишь те, которые обладают высокой каталитической активностью по отношению к реакции газ —ионы газа в растворе. Далее, потенциал металла в газовом электроде не должен зависеть от активности других ионов, присутствующих в растворе, в частности, от активности собственных металлических ионов. Являясь катализатором реакции между газом и его ионами в растворе, металл газового электрода в то же время должен быть инертным по отношению к другим возможным реакциям. Наконец, металл в газовом электроде должен обеспечивать создание по возможности большей поверхности раздела, на которой могла бы протекать обратимая реакция перехода газа в ионное состояние. Всем этим требованиям лучше всего удовлетворяет платина, которая чаще всего и используется при конструировании газовых электродов. Для создания развитой поверхности платину покрывают электролитически платиновой чернью, получая так называемую платинированную платину Pt, Pt. Газовые электроды очень чувствительны к изменению состояния поверхности платины, в частности, к отравлению ее каталитическими ядами. Получение воспроизводимых значений потенциала, отвечающих истинно равновесным условиям функционирования газовых электродов, связано поэтому с необходимостью соблюдения различных, не всегда легко осуществимых мер предосторожности. [c.155]

Выбор электролита зависит от рода исследуемых сплавов и температурного интервала, в котором будут проводиться Изменения. В качестве электролита можро применять воду [95], безводные органические растворители [85, 162], расплавы галогенидов щелочных металлов [5, 39, 132, 149], расплавы ацетатов некоторых металлов [94], твердые соли с чисто ионной проводимостью [175] и стекло [1, 2, 17, 47, 78]. Расплавы солей, используемые в качестве электролита, следует готовить очень тщательно, особенно если эти соли гигроскопичны. Если в расплаве остаются следы влаги, возможно образование кислородных соединений галогенов, которые отрицательно влияют на воспроизводимость результатов измерений. Наиболее пригодны расплавы солей с низкими температурами плавления и высокими температурами кипения. Однако в электролите не должны присутствовать катионы металла более благородного, чем испытуемый металл M (i). При составлении цепи следует учитывать положение металлов-компонентов сплава в ряду напряжения металлов для расплавов солей [9]. (Эти ряды значительно отличаются от ряда напряжений металлов для водных растворов.) Чтобы избежать возникновения термоэлектродвижущих сил, все проводники в цепи должны быть выполнены из одного и того же металла. Электролитическую ячейку следует поместить в металлический блок [148] или баню с расплавом металла [35] или соли [25], которые в свою очередь помещают в электрическую печь с большой тепловой инерцией. Этим путем более удобно поддерживать постоянную температуру на стыке электродов с соединительными проводами последние могут быть вольфрамовыми [143], молибденовыми [156] или платиновыми [117. [c.49]

У некоторых растворов появляются новые свойства, когда концентрация ионов становится слишком высокой. Рассмотрим раствор щелочного металла в подходящем растворителе. Эта система отнюдь не проста, однако при низких концентрациях металла электропроводность растворов можно объяснить исходя из равновесия между сольватироваиными электронами и щелочными катионами. В соответствии с этой моделью эквивалентная электропроводность таких растворов понижается с ростом концентрации растворенного вещества. Однако при повышении концентрации щелочного металла электропроводность иногда проходит через минимум, а затем быстро возрастает. При этом тип проводимости меняется при малых концентрациях система ведет себя как ионный проводник, тогда как при высоких концентрациях проводимость приобретает черты, свойственные электропроводности металлов. Следовательно, концентрированные растворы щелочных металлов нельзя описать с точки зрения равновесия между свободными ионами и ионными парами (или агрегатами, содержащими еще большее количество частиц) для объяснения их свойств требуется совершенно новая модель. [c.28]

Двуокись циркония, стабилизированная окисью кальция при высокой температуре, обладает ионной проводимостью. Она является хорошим проводником электричества при повышенных температурах и хорошим теплоизоляционным материалом. Двуокись циркония, стабилизнрованная окисью иг- [c.13]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология