yttria稳定的氧化锆,也称为YSZ,是由于其相对高的氧离子的电导率的兴趣。特别地,它发现电化学装置中的应用,例如固体氧化物燃料电池和氧传感器。
在EPJ B上发表的一项研究中,来自意大利比萨大学的Kia Ngai和来自西班牙马德里康普卢腾斯大学的同事们设计了一个有助于YSZ电导率的氧离子动力学模型。
问题是,目前燃料电池的工作温度超过700ºC,这大大限制了它们的使用。了解氧离子扩散是帮助将操作温度降至室温的关键。以前的尝试是用所谓的耦合模型(CM)来完成的,它描述了与离子-离子相互作用有关的简单物理概念。这有助于揭示离子-离子相关性在限制远程离子迁移率和电导率方面的重要性。
麻烦在于实验表明,YSZ中的离子电导率需要高于描述独立离子跳跃的计算机模拟提供的激活能量。依靠CM模型,作者首先建立了YSZ中的离子动力学的定量描述。然后,他们将CM与实验结果的预测进行了比较,仿真,特别是纳米级薄膜的模拟,在过去十年中发表。
因此,在他们的模型中,他们建立了独立离子跳跃模拟的能垒水平与氧离子远程运动的实验测量的活化能水平之间的联系。此外,他们将纳米厚YSZ膜的导电性的增加归因于离子相关性的降低。该模型还可用于研究熔融离子导体、玻璃离子导体和结晶离子导体以及常温离子液体的电导率弛豫。
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