ZrO2基固體電解質及其應用

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動力學1
1.1　晶體的缺陷結構1
1.1.1　晶體缺陷的分類1
1.1.2　點缺陷的符號表示6
1.1.3　熱缺陷的平衡濃度6
1.1.4　熱缺陷的化學平衡8
1.1.5　固溶體中的點缺陷9
1.1.6　點缺陷與晶體擴散13
1.1.7　ZrO2(CaO)中的缺陷和電導17
1.2　固體電解質的遷移性質19
1.3　氧化物固體電解質的電子導電22
1.4　固體電解質電導率的影響因素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32
第2章　固體電解質實驗研究方法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　電化學方法35
2.4.1　電化學阻抗譜35
2.4.2　穩(wěn)態(tài)極化曲線測量36
2.4.3　動態(tài)極化測量38
2.4.4　傳統(tǒng)電化學方法在固體電化學中的應用41
2.5　電導率測量方法41
2.5.1　總電導率的測量——四電極極化法41
2.5.2　離子電導率的測量——交流阻抗法42
2.5.3　固體電解質電子導電性的實驗測定原理43
參考文獻47
第3章　ZrO2基固體電解質材料48
3.1　ZrO2晶系轉變及其穩(wěn)定化48
3.2　二元系ZrO2基固體電解質51
3.2.1　ZrO2-Y2O3固體電解質51
3.2.2　ZrO2-CaO固體電解質59
3.2.3　ZrO2-MgO固體電解質62
3.2.4　ZrO2-Sc2O3固體電解質64
3.2.5　ZrO2-CeO2二元體系65
3.3　三元系ZrO2基固體電解質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74
第4章　氧傳感器及其應用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　應用范圍和測量誤差85
4.5　在氣體測氧中的應用87
4.5.1　在汽車尾氣控制中的應用87
4.5.2　在熱處理爐中的應用89
4.5.3　在鍋爐中的應用90
4.5.4　在高爐中的應用92
4.5.5　在轉爐中的應用94
4.5.6　在連鑄中間包中的應用94
4.6　在熔融金屬測氧中的應用96
4.6.1　在鋼鐵冶金中的應用96
4.6.2　在Pb和Pb-Bi熔體中的應用100
4.7　單晶ZrO2基氧傳感器103
4.8　共晶復合材料ZrO2基氧傳感器106
4.9　阻抗譜型氧傳感器109
參考文獻111
第5章　成分傳感器及其應用114
5.1　定硫傳感器及其在熔融金屬中的應用114
5.1.1　硫化物的化學穩(wěn)定性114
5.1.2　定硫傳感器的設計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用123
5.3　定硅傳感器及其在熔融金屬中的應用125
5.3.1　以莫來石為固體電解質的硅傳感器126
5.3.2　三相固體電解質硅傳感器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用133
5.5　定鉻傳感器及其在熔融金屬中的應用135
5.6　CO2、SO2和NOx氣體傳感器135
參考文獻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　體擴散143
6.1.2　Knudsen擴散144
6.1.3　致密擴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表達式146
6.2　應用范圍和測量誤差146
6.2.1　泵電壓146
6.2.2　氧分壓范圍147
6.3　應用實例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　致密擴散障礙層極限電流型氧傳感器150
參考文獻151
第7章　混合電位型氣體傳感器153
7.1　傳感器結構153
7.2　傳感機理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　碳氫化合物傳感器190
參考文獻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215