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氫和氘對 BaCe 0.6 Zr 0.3 Y 0.1 O 3-α電解質的影響:對離子電導率和傳感性能的影響
發布日期:2024-03-13
來源:重水 同位素 氙氣 ,氪氣, 氖氣,氦氣, 三氯化硼,三氟化硼,氘氣, 一氧化碳, 甲烷
氫同位素的測量對于未來的聚變反應堆至關重要,以確保其正常運行。因此,電化學傳感器將成為氫同位素定量的合適工具,因為它們可以進行在線和原位測量。氫傳感面臨的眾多挑戰之一是尋找適合在高溫和腐蝕性環境下使用的材料。在這方面,鈣鈦礦型陶瓷表現出高質子傳導性和優異的物理和化學穩定性。這些特性使鈣鈦礦材料成為開發高溫氫同位素傳感器的理想候選材料。
在本研究中,采用BaCe?0.6?Zr?0.3?Y?0.1?O?3-α電解質來制造電流傳感器來監測氫同位素。首先,使用電化學阻抗譜 (EIS) 測量電解質中氫和氘的離子電導率,以確定同位素效應。觀察到質子傳導作為控制傳輸機制。此外,氫和氘的離子電導率之比為1.2~1.4。然后,在 350、400 和 500 °C 下進行電流測量,同時保持電極之間的電壓為 0.15 V。傳感器的性能針對氬氣氣氛中 0.15 至 0.30 mbar 的氫和氘分壓進行了評估。兩種同位素的校準曲線的斜率相差約 20%,這與離子電導率結果中觀察到的趨勢一致。此外,與氘相比,對氫的響應時間快了三倍。這些發現表明,利用固態電解質(例如 BaCe?0.6?Zr?0.3?Y?0.1?O?3-α)的電化學傳感器作為氫同位素傳感的創新且有效的工具具有廣闊的前景。