Ионика твердого тела. Том 1 - Иванов-Шиц А.К.
ISBN 5-288-02746-3
Скачать (прямая ссылка):
Тип используемых электродов играет важную роль при измерениях
транспортных характеристик (ионная и электронная проводимость, термоЭДС,
токи ТСД и т.п.) ионных проводников. В зависимости от назначения и
условий работы электроды должны обладать весьма специфическим набором
физических, химических, электрохимических и конструкционных свойств [1,
2]. Очевидно, что материал электродов не должен взаимодействовать с
газовой средой и исследуемым объектом, должен быть стабильным в широком
интервале температур В течение времени эксперимента должны сохраняться
механические свойства электрода, чтобы не нарушался физический контакт
между электродом и ТЭЛ По своим физико-механическим характеристикам
электроды можно разделить на металлические, газовые, жидкие и
расплавленные [1,3]. Наибольшее распространение вследствие
технологических преимуществ получили металлические и газовые электроды. В
зависимости от вида реакций, протекающих на электродах, электроды могут
быть обратимыми (по отношению к токопроводящим ионам в СИП и электронным
носителям) и необратимыми (инертными или индифферентными к подвижным
ионам, но пропускающими электронный ток).
Во многих случаях при измерениях о предпочтительнее использовать
обратимые электроды, поскольку для такой ячейки межфазное сопротивление
границы электрод-ТЭЛ будет не очень существенным. Для измерения термоЭДС
применение обратимых электродов является фактически обязательным, так как
в противном случае возникает неопределенность в разделении гомогенной и
гетерогенной составляющих термоЭДС (см. §7 гл. Ш) Для серебропроводящих
электролитов имеется достаточный выбор электродных материалов: серебряные
электроды в виде пластин, сетки, напыленных слоев, амальгамы серебра,
распределенные электроды из смеси мелкодисперсного серебра с порошком
электролита* Амальгамы металлов дают низкие значения контактных
сопротивлений, но такие электроды обладают химической активностью и
небольшим интервалом рабочих температур; хорошие результа-
140
ты получаются при использовании электродов из смеси порошка исследуемого
материала с коллоидным серебром.
Для нанесения электродов на керамику применяли различные пасты (типа
"Degussa" или пасты из скипидара, канифоли и карбоната серебра).
Предварительно нанесенные пасты требовали последующего отжига:
температуры зависят от типа паст и могут варьироваться от комнатной до
700-800°С. Хорошие результаты показали электроды из сусального серебра и
мелкодисперсного серебра, "втертого" в поверхность электролита [4, 5],
Для Li-электролитов обратимыми электродами служили припрессованная Li
фольга, фольга из сплавов Li-Al [6, 7]; для Na-проводящих материалов -
амальгама натрия и расплавленный натрий [8,9], растворы NaN03 [9],
Квазиобратимые токовые контакты образовывали из расплавленного нитрата
натрия или расплавленной смеси нитрата н штриха натрия на стеклоткани
[10] или Pt-черни [10]. Возможно применение необратимых электродов,
например, напыленных металлических электродов или пластин нз мягких
металлов типа In, Ga или сплава Вуда [10, 11].
На рис. 1ПЛ1Л показана проводимость моно- и поликристаллов натриевого )}-
глинозема, измеренная с использованием разного типа электродов [9];
видно, что электроды
1до,Ом1 см'1 0,0 п
-1,0-
-1.5-
-2.0-
-3,0
* 1
* 2 о 3 ¦ 4
" 5
Монокристалл
0 Na-fl-AI О
о в 23
° 0°о
о о
> 0 о 0
% ° <Р ' .
О "ж ° 1
° й* Керамика D ¦
00 Ыа-р-А1Д ? °
а-
оа о а
D о
*
?
1.5
2,0
3,0
3,5
Рис. HULL Температурные зависимости проводимости моно- и поликристалла
Na-p-AhOj, полученные при использовании различных электродов <гю данным
[9]).
1 - расплав NaNQj; 2 - расплав NaNGj/NaNQa, 3 - напыленный спой Аи\ 4-
раствор NaNOj; 5-амальгама Na/Ag
141
m амальгамы натрия плохо "работают" при низких (менее 250а) температурах
(особенно в случае керамических образцов), Pt-электроды "проявляют"
сильную частотную зависимость в диапазоне температур от 80 до 500°С [12],
В [3,13,14] отмечалось, что применение электродов из расплавленных
материалов (На, NaN03) приводит к кажущемуся увеличению проводимости
кристаллов Na-p-Al203> что связано с возможной "пропиткой" исследуемого
образца. Для обеспечения стабильного, с воспроизводимыми характеристиками
контакта перед напылением Ag или Аи электродов предлагалось [15] очищать
поверхность образцов в газовом разряде.
При измерениях на постоянном токе в качестве обратимых электродов также
использовали вольфрамовые бронзы [16],
Контактное сопротивление Л*
Образец Электрод Г,К ^ Ом Литература
A&jRbls Ag +Ag4RbT5 303 0,27 Г23]
Ag*RbI5 Сусальное Ag 283 4 (для частоты ЮкГц) [4]
Ag*WO< Сплав Вуда 303 0,35 [19]
AgnKCHafcNWis Сплав Вуда 303 0,35 [19]
Agn[(QH5%N]2Il5 Сплав Вуда 303 0,80 [19]
(UHMED-O^Agl* Смесь Ag и ТЭЛ 295 0,4 [24]
0, SHMPD-0,92 Agl* Смесь Ag и ТЭЛ 295 1 [24]
* HMED - N,N,N ,Ы'^\№гексшетил-:го1лендиам индиюдид; HMPD - ЧКЫ^^Ы'-
гексаметил-^-пропандишитщииодщь
R, Ом
L,cm
Рис, 1ПЛ.2. Зависимость сопротивления ТЭЛ от межэлеюродного расстояния
