ZrO2基固體電解質(zhì)及其應(yīng)用

目錄
《現(xiàn)代冶金與材料過程工程叢書》序
前言
第1章　晶體缺陷與電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)1
1.1　晶體的缺陷結(jié)構(gòu)1
1.1.1　晶體缺陷的分類1
1.1.2　點(diǎn)缺陷的符號表示6
1.1.3　熱缺陷的平衡濃度6
1.1.4　熱缺陷的化學(xué)平衡8
1.1.5　固溶體中的點(diǎn)缺陷9
1.1.6　點(diǎn)缺陷與晶體擴(kuò)散13
1.1.7　ZrO2(CaO)中的缺陷和電導(dǎo)17
1.2　固體電解質(zhì)的遷移性質(zhì)19
1.3　氧化物固體電解質(zhì)的電子導(dǎo)電22
1.4　固體電解質(zhì)電導(dǎo)率的影響因素24
1.5　電荷傳遞理論和多電子交換過程25
1.5.1　Butler-Volmer方程25
1.5.2　多步驟電荷傳遞27
1.6　雙電層理論28
1.6.1　Helmholtz模型28
1.6.2　Gouy-Chapman模型29
1.6.3　Stern模型31
1.6.4　Grahame模型31
參考文獻(xiàn)32
第2章　固體電解質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究方法33
2.1　X射線衍射33
2.2　掃描電子顯微鏡34
2.3　X射線光電子能譜35
2.4　電化學(xué)方法35
2.4.1　電化學(xué)阻抗譜35
2.4.2　穩(wěn)態(tài)極化曲線測量36
2.4.3　動(dòng)態(tài)極化測量38
2.4.4　傳統(tǒng)電化學(xué)方法在固體電化學(xué)中的應(yīng)用41
2.5　電導(dǎo)率測量方法41
2.5.1　總電導(dǎo)率的測量——四電極極化法41
2.5.2　離子電導(dǎo)率的測量——交流阻抗法42
2.5.3　固體電解質(zhì)電子導(dǎo)電性的實(shí)驗(yàn)測定原理43
參考文獻(xiàn)47
第3章　ZrO2基固體電解質(zhì)材料48
3.1　ZrO2晶系轉(zhuǎn)變及其穩(wěn)定化48
3.2　二元系ZrO2基固體電解質(zhì)51
3.2.1　ZrO2-Y2O3固體電解質(zhì)51
3.2.2　ZrO2-CaO固體電解質(zhì)59
3.2.3　ZrO2-MgO固體電解質(zhì)62
3.2.4　ZrO2-Sc2O3固體電解質(zhì)64
3.2.5　ZrO2-CeO2二元體系65
3.3　三元系ZrO2基固體電解質(zhì)66
3.3.1　ZrO2-Y2O3-Al2O366
3.3.2　ZrO2-Y2O3-MOx(M=Ca、Mg、Sc或稀土金屬)67
3.3.3　ZrO2-Y2O3-MOx(M=Ce、Ti或In)68
3.3.4　N摻雜的YSZ69
參考文獻(xiàn)74
第4章　氧傳感器及其應(yīng)用79
4.1　**類平衡電位型氧傳感器的工作原理79
4.2　參比電極81
4.3　電極引線83
4.4　應(yīng)用范圍和測量誤差85
4.5　在氣體測氧中的應(yīng)用87
4.5.1　在汽車尾氣控制中的應(yīng)用87
4.5.2　在熱處理爐中的應(yīng)用89
4.5.3　在鍋爐中的應(yīng)用90
4.5.4　在高爐中的應(yīng)用92
4.5.5　在轉(zhuǎn)爐中的應(yīng)用94
4.5.6　在連鑄中間包中的應(yīng)用94
4.6　在熔融金屬測氧中的應(yīng)用96
4.6.1　在鋼鐵冶金中的應(yīng)用96
4.6.2　在Pb和Pb-Bi熔體中的應(yīng)用100
4.7　單晶ZrO2基氧傳感器103
4.8　共晶復(fù)合材料ZrO2基氧傳感器106
4.9　阻抗譜型氧傳感器109
參考文獻(xiàn)111
第5章　成分傳感器及其應(yīng)用114
5.1　定硫傳感器及其在熔融金屬中的應(yīng)用114
5.1.1　硫化物的化學(xué)穩(wěn)定性114
5.1.2　定硫傳感器的設(shè)計(jì)115
5.1.3　定硫傳感器的測量原理116
5.1.4　定硫傳感器的研究概況119
5.2　定磷傳感器及其在熔融金屬中的應(yīng)用123
5.3　定硅傳感器及其在熔融金屬中的應(yīng)用125
5.3.1　以莫來石為固體電解質(zhì)的硅傳感器126
5.3.2　三相固體電解質(zhì)硅傳感器129
5.3.3　輔助電極型硅傳感器131
5.4　定錳傳感器及其在熔融金屬中的應(yīng)用133
5.5　定鉻傳感器及其在熔融金屬中的應(yīng)用135
5.6　CO2、SO2和NOx氣體傳感器135
參考文獻(xiàn)137
第6章　極限電流型氧傳感器142
6.1　極限電流型氧傳感器的分類及工作原理142
6.1.1　體擴(kuò)散143
6.1.2　Knudsen擴(kuò)散144
6.1.3　致密擴(kuò)散障礙層極限電流型氧傳感器測氧理論方程145
6.1.4　I-V表達(dá)式146
6.2　應(yīng)用范圍和測量誤差146
6.2.1　泵電壓146
6.2.2　氧分壓范圍147
6.3　應(yīng)用實(shí)例148
6.3.1　電流型NOx傳感器148
6.3.2　寬量程氧傳感器149
6.4　致密擴(kuò)散障礙層極限電流型氧傳感器150
參考文獻(xiàn)151
第7章　混合電位型氣體傳感器153
7.1　傳感器結(jié)構(gòu)153
7.2　傳感機(jī)理155
7.3　CO傳感器159
7.4　NOx傳感器165
7.5　NH3傳感器176
7.6　H2傳感器182
7.7　碳?xì)浠衔飩鞲衅?90
參考文獻(xiàn)197
第8章　利用氧泵控制熔融金屬中的氧分壓202
8.1　電解法脫氧202
8.1.1　薄板型氧泵202
8.1.2　圓柱型氧泵208
8.2　原電池法脫氧210
參考文獻(xiàn)215