Протон как уникальный переносчик заряда и массы и общие подходы ионики твердого тела
Ю.М. Байков
ФГБУН Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН
Политехническая 26 , СПб, Россия
baikov.solid@gmail.com
Аннотация
Концепции и представления ионики твердых тел сформировались при изучении «обычных» ионных проводников. В твердых неорганических водородсодержащих соединениях существенную роль играет уникальный ион водорода – протон. Экспериментальные данные и теоретические разработки о его физико-химическом состоянии и электрохимическом поведении не только подтверждают, но и расширяют и модифицируют фундаментальную основу ионики твердых тел. Однако исторический опыт показывает, что фундаментальный подход к аномальному поведению ионо-атомных частиц водорода оказывается в плену прикладных электрохимических проблем, в частности конверсии и хранения энергии. Примером такой ситуации являются твердые электролиты на основе гидроксидов щелочных металлов. Не открывая дискуссию об их прикладной полезности, совместно рассматриваются результаты исследования самодиффузии водорода, электропроводности, физико-химических свойств и изотопных эффектов в четырех соединениях на основе КОН: индивидуальный гидроксид калия (Тпл=679 К), моногидрат гидроксида калия (Тпл=419 К), безводные эвтектики KOH+NaOH (1:1, Тпл=459 К) и LiOH+NaOH(1:1.5, Тпл=490 К) , и водо-содержащая эвтектика «безводный KOH + моногидрат КОН» (1:1, Тпл=373 К), Публикация подготовлена по материалам доклада на 12-й международной конференции «Фундаментальные проблемы ионики твердых тел» , 3-5 июля 2014 г.
Ключевые слова:
протонная проводимость, самодиффузия водорода, гидроксиды щелочных металлов, кристаллогидраты гидроксидов, твердые эвтектики гидроксидов