Ячейка для измерения электропроводности твердых электролитов с проводимостью по катионам щелочного металла

 

Изобретение относится к устройствам для измерения электропроводности твердых электролитов с проводимостью по катионам щелочного металла и может быть использовано;при разработке конструкционных материалов для высокотемпературных электрохимических систем. Целью изобретения является повышение точности измерений. Ячейка для измерения электропроводности твердых электролитов с проводимостью по катионам щелочных металлов содержит корпус, выполненный в виде - образца твердого электролита, две электродные камеры, разделенные перегородкой . Б электродных камерах раз- g мещены жидкие обратимые электроды с токопроводами. Измерения.проводились двумя методами: импедансным и вольтт-- амперометрическим, и дали воспроизводимые результаты. 1 ил. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

С 01 N 27/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Г10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

rlpH ГКНТ СССР (21) 4190744/24-25 (22) 06.02.87 (46) 30,03.89, Бюл, Р 12 (71) Институт химии твердого тела и переработки минерального сырья СО

АН СССР (72) Н.П.Томилов А.С.Тибилов и Г.Н.Томилова (53) 543.247(088.8) (56) Hottelberghs Р.Н.In: Solid Е1есtrolyies (P.Hagenmuller and W.Van

Gool eds) New York: Academic . Press, 1978, р. 145.

I mai А. Japanese Journal of Applied Physics, 1972, v. 11, Ф 2, р. 180. (54) ЯЧЕЙКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ТВЕРДЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ С ПРО-

ВОДИМОСТЬЮ ПО КАТИОНАМ ЩЕЛОЧНОГО МЕТАЛЛА

Изобретение относится к устройствам для измерения электропроводности твердых электролитов с проводимостью по катионам щелочного металла и может быть использовано при разработке конструкционных материалов для высокотемпературных электрохимических систем, например источников тока, электролизеров, топливных элементов.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

На чертеже изображена предлагаемая ячейка.

ÄÄSUÄÄ 1469430 А1 (57) Изобретение относится к устройствам для измерения электропроводнос ти твердых электролитов с проводимостью по катионам щелочного металла и может быть использовано при разработке конструкционных материалов для высокотемпературных электрохимических систем. Целью изобретения является повышение точности измерений.

Ячейка для измерения электропроводности твердых электролитов с проводимостью по катионам щелочных металлов содержит корпус, выполненный в виде образца твердого электролита, две электродные камеры, разделенные перегородкой. В электродньгх камерах размещены жидкие обратимые электроды с токопроводами, Измерения .проводились двумя методами: импедансным и вольт-.-. амперометрическим, и дали воспроизводимые результаты. 1 ил. 1 табл.

Ячейка состоит из образца твердого электролита — корпуса 1 ячейки, электродных камер 2 и 3,:перегородки

4 из твердого электролита, разделяющей электродные камеры, жидких обратимых электродов 5 и 6 и металлических токоподводов 7 и 8 для присоеди- нения ячейки к измерительному прибору 9.

Ячейка работает следующим образом.

Пример. Тело корпуса 1 ячейки в форме цилиндра диаметром 1,6 см и высотой 2,0 см изготовлено из твер1469430 дого электролита В = LiA1Si04 (В— эвкриптита). В корпусе ячейки выполнены две цилиндрические (ф 0,4 см) электродные камеры 2 и 3 глубиной

1,2 см, разделенные перегородкой 4 из твердого электролита Я = LiA1SiO с минимальной толщиной 0,3 см. В электродные камеры помещены жидкие обратимые электроды 5 и 6 из лития или литнйсодержащего сплава на основе галлия Ga< Li„и металлические токоподводы 7 и 8 из вольфрамовой проволоки для присоединения ячейки к измерительному прибору 9.

Приводят измерения электропроводности твердого электролита BLiA1Si0< при температурах 200, 300, 400, 500 о и 600 С, при которых электродь 5 и 6 находятся в жидком состоянии.

При измерениях на п ременном токе, к ячейке от измерительного прибора 9 прикладывают переменное напряжение заданной частоты в интервале 1010 Гц и фиксируют значения активной и реактивной составляющих импеданса ячейки. Из графИка частотной зависимости реактивной и активной составляющих импеданса ячейки находят элект. росопротивление R той части перего;-, родки 4 из твердого электролита, которая контактирует с жидкими обрати« мыми электродами 5 и 6. Величину удельной электропроводности твердого электролита 8=LiA1SiO при данной температуре рассчитывают по формуле где а — расстояние между центрами электродных камер 2 и 3 (0,7 см); г - радиус электродной камеры (0,2 см);!

Удельная электропроводность, Oaf " см при температуре, С

Метод измерения

Г ) 400 500 600

200 300

1,5 ° 10 1,0 ° 1.0 1,9 10 1,0 ° 10 ймпедансный

Воль тамперметриче ский

2 8 10 1,3 10 1,3 ° 10 1,0 10 О, S 10

5 = 1n — -/РЯЬ (Ом ° см )> т

h — высота электродов 5 и 6 (O,6 см).

При измерениях на постоянном токе методом вольтметра-амперметра к указанной ячейке от измерительного прибора 9 прикладывают постоянное напряжение и фиксируют величину тока I, протекающего через ячейку. Электросопротивление перегородки 4 из твердого электролита, контактирующей с жидкими обратимыми электродами 5 и 6, рассчитывают по формуле R=U/I, а значение удельной электропроводности (> - по вышеприведенной формуле .

В таблице приведены результаты измерений электропроводности 8=1,А1Ях0,, на переменном и постоянном токе.

Высота жидких обратимых электродов 5 и 6 после вышеуказанных измерений осталась неизменной, что свидетельствует о надежном разделении электродных камер 2 и 3 перегородкой

4 из твердого электролита. Это обеспечивает постоянство величины h в формуле для расчета значений 6, а следовательно„ и точность последних.

Формула из об ре тения

Ячейка для измерения электропро" водности твердых электролитов с проводимостью по катионам щелочного металла, содержащая корпус, электродные камеры, жидкие обратимые электроды с металлическими токоподводами, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности измерений, корпус ячейки выполнен в виде образца твердого электролита, в котором размещены электродные камеры, между которыми. расположена твердоэлектролитная перегородка, причем корпус и перегородка выполнены из монолитного твердоэлектролитного блока.

Составитель Г.Денисенко

Редактор А.Лежнина Техред М.Ходанич Корректор В. Романенко

Ч

Заказ 1353/50 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 1 303 5, Москва, Е-35, Раушская наб ., д. 4 /5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина,101