《氧离子固体电解质浓差电池与测氧技术》

目录6

常用符号表6

第一章 绪论6

一、固体电解质6

1 什么是固体电解质6

2 固体电解质的种类7

二、基本概念9

1 本书采用的几个专用名词9

2 氧浓差电池的表示方法10

3 氧浓差电池的能斯特方程10

三、氧离子固体电解质的发展与应用概况11

参考文献14

第二章 氧离子固体电解质15

一、氧离子固体电解质的组成和分类15

1 氧离子固体电解质的组成15

2 氧离子固体电解质的分类17

二、氧离子固体电解质的导电机理19

1 氧离子空穴的形成19

2 氧离子空穴的导电机理21

三、氧离子固体电解质的致密性22

1 密度和气孔率22

2 物理比渗透性24

3 物理比渗透性的测量25

4 比渗透性和温度的关系31

四、氧离子固体电解质的导电特性32

1 基本概念32

2 氧离子固体电解质中电子导电的机理33

3 离子迁移数的测定34

4 电导率41

5 氧离子在固体电解质中的扩散系数D142

五、氧离子固体电解质的抗热震性42

1 固体电解质的热膨胀系数和抗热震性的关系42

4 弹性模量、波桑比与抗热震性的关系43

3 抗张强度与抗热震性的关系43

2 热导率与抗热震性的关系43

六、ZrO2·CaO体系固体电解质44

1 ZrO2·CaO体系的相平衡44

2 晶格常数和理论密度46

3 离子迁移数47

4 电导率47

5 抗热震性51

6 制造52

七、ZrO2·M2O3体系固体电解质53

1 相图和晶格常数53

3 电导率57

2 离子迁移数57

八、ThO2基固体电解质63

1 ThO2·YO1.5体系电导率－组成曲线63

2 ThO2·YO1.5体系的离子迁移数64

九、CeO2·La2O3体系固体电解质67

1 晶格常数和理论密度67

2 电导率68

3 离子迁移数69

十、其它体系氧离子固体电解质71

1 CeO2基三元体系固体电解质71

2 钙钛矿型（Perovskitetype）氧离子固体电解质73

3 一元氧化物固体电解质78

参考文献79

第三章 氧浓差电池的电动势84

一、氧浓差电池的结构、反应机理与理论方程84

二、电子电导对池电势的影响90

1 电子电导对池电势的直接影响91

2 离子迁移数和氧分压的关系93

3 考虑电子迁移数影响后的浓差电池实际方程94

4 特征氧分压P.′值的测量97

三、温度梯度对池电势的影响100

1 关于Seebeck系数的理论分析和测量值101

2 带有温差的氧浓差电池的电动势103

3 热电势系数的测定108

4 气流冷却效应及其校正111

四、渗透效应对池电势的影响121

1 渗透效应121

2 物理渗透效应123

3 电化学渗透效应130

五、电池中其它现象对池电势的影响137

1 本底电势137

2 电极涂层引线电池138

3 浓差极化效应140

4 电池中的化学反应145

参考文献146

第四章 气体体系浓差电池测氧仪149

一、浓差电池测氧仪概述149

1 浓差电池测氧仪的基本原理149

2 浓差电池测氧仪的误差基本计算公式152

3 浓差电池测氧仪的组成与分类154

4 固体电解质元件155

5 电极156

6 参比气体160

7 浓差电池测氧仪的特点161

二、浓差电池测氧仪的实际刻度方程162

1 浓差电池测氧仪实际刻度方程的推导163

2 理论方程的测量误差166

3 按实际刻度方程设计的氧化锆测氧仪的客观效果169

三、各类测氧传感器或定氧测头172

1 用于常温气体体系的测氧传感器174

2 直插式高温炉气定氧测头175

3 用于还原性气体体系的金属-金属氧化物181

作参比气的定氧测头181

四、自温式浓差电池测氧仪的温度控制系统181

1 温度误差对仪器测量误差的影响181

2 仪器温控精度的估计183

3 温度控制线路185

4 环境温度的补偿和断偶保护186

五、浓差电池测氧仪的电测系统188

1 电测系统中高阻转换部分电阻值的估计189

2 自温式浓差电池测氧仪的电测系统192

3 它温式浓差电池测氧仪的电测系统193

六、浓差电池测氧仪的气路系统194

1 自温式浓差电池测氧仪的气路系统194

2 它温式浓差电池测氧仪的取样系统199

3 纯氧参比测定高浓氧的气路系统199

1 定值温度的选择200

七、各种因素对浓差电池测氧仪测量的影响200

2 气体流量大小对测量的影响203

3 系统漏量对测量的影响206

4 仪器的老化对测量的影响208

5 待测气体中还原性气体的存在对测量的影响209

6 炉气中各种成分对测量的影响213

八、各种浓差电池测氧仪及其技术性能213

九、惰性气体和高温炉气中氧含量的测量222

1 常温惰性气体中氧含量的测量222

2 控制燃烧过程，提高燃烧效率222

3 化学反应炉中的自动控制225

十、含氧平衡体系中氧与各种组分含量的测定227

1 空气参比227

2 平衡体系参比231

3 热处理炉中氧量的控制237

4 甲烷报警器239

十一、浓差电池测氧仪在环境保护中的应用240

1 污水中总耗氧量的测定240

2 控制汽车发动机中的燃烧过程244

参考文献248

第五章 钢液浓差电池测氧仪251

一、概述251

1 空气参比定氧浓差电池的理论方程254

二、钢液定氧浓差电池的理论方程254

2 Cr＋Cr2O3参比定氧浓差电池的理论方程256

3 Mo＋MoO2参比定氧浓差电池的理论方程258

三、钢液浓差电池测氧仪260

1 定氧测头260

2 电测仪表（亦称二次仪表）270

3 钢液浓差电池测氧仪的主要性能参数271

四、影响钢液浓差电池测氧仪测量的因素及仪器测量误差276

1 电子电导对测量的影响及其修正276

2 塞式测头石英管上SiO2分解对测量的影响282

3 合金元素对测量的影响284

4 温度和电势测量误差对测量的影响285

5 渗透效应对测量的影响288

五、钢液浓差电池测氧仪在炼钢生产中的应用289

1 插枪技术289

2 控制转炉吹炼终点碳含量290

3 控制镇静钢中的铝含量293

4 控制半镇静钢中的脱氧程度294

5 炼钢工艺的研究与改进296

六、其它金属液中氧含量的测定297

1 铜液中氧含量的测定297

2 钠液中氧含量的测定301

参考文献303

第六章 氧离子固体电解质浓差电池的其它应用306

一、氧化锆电化学氧气泵306

1 概述306

2 氧气泵的工作原理306

3 几种电化学泵氧器309

二、热力学和动力学研究中的应用313

1 测定氧化物的标准生成自由能313

2 测定合金组元的活度315

3 气－固反应速度的研究317

三、高温燃料电池318

1 概述318

2 单体燃料电池与燃料电池组320

3 高温燃料电池堆321

参考文献324

附录326

一、不同温度下的S0（T）、K0（T）数值表326

二、空气参比氧化锆浓差电池测氧仪的E（毫伏）－P（大气压）表328

三、空气参比炉气定氧测头不同温度下的E-P表357

四、Cr/Cr2O3参比钢液定氧测头在不同温度下的E-α［o］表378

五、Mo/MoO2参比钢液定氧测头在不同温度下的E-αm表391

六、氧化锆泵氧器的I-△P表400

七、热电偶温度－电势表406

八、几个常用基本常数412