Твердый электролит Советский патент 1984 года по МПК G01N27/46 

$у ( Т/П $if.) ,

СО

- ел

СлЭ

ас р JtoTm ч 55 60 бГ 70 75 BoffmjS j WA %8аЛ Ва1.й..51.

Изобретение относится к электрохимическим исследованиям полупроводниковых соединений и может быть использовано для исследования кристаллических и аморфных полупроводниковых сульфидов методом ЭДС, в газоанализаторах на серусодержащйе газы, в источниках тока

Известен твердый электролит с превалирующей сульфиданионной проводимостью p/j, содержащий сульфид бария и дисульфид циркония в следующих количествах, мол. %:

30 70

BaS ZrSfi

Недостатки указанного твердого электролита являются низкие ионные числа переноса и узкий диапазон рабочих температур.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является твердый электролит, содержащий сульфид щелочно-земельного металла и сульфид резкоземельного металла 2j . ,

. Недостатком известного твердого электролита является возможность ег использования в узком интервале температур ЗОСГ-380с, что ограничивает область его применения для исследования различных сульфидных материалов .

Целью изобретения является расширение рабочего температурного интервала.

Поставленная цель достигается тем, что в твердом электролите, содержащем сульфид щелочно-земельного металла и сульфид редкоземельного .металла, в качестве сульфида щелочно-земельного металла используют .сульфид бария, а в качестве сульфида щелочно-земельного металла ис,пользуют сульфид бария, а в качестве сульфида редкоземельного металла полуторный сульфид тулия в следующих количественных соотношениях, мол«% S

25-55

BaS Остальное

Количественные соотношения данного твердого электролита- обусловлены диаграммой состояния, полученной на основании данных трех методов: электропроводности, РФА, гомогенизирующего отжига. Снимались зависимости удельной электропроводЮности, относительного смещения (брэгговского . угла отражения и относительной линейной усадки от состава, мол.% Ва.

На чертеже приведена диаграмма состояния данного твердого электролита.

Все три зависимости имеют идентичный характер: наблюдается зависимость состав - свойство, характерная для образования твердых р астворов. За предела1у1и этой области все три свойства практически не зависят от состава, что присуще двухфазным o6p.ci3uaM. Максимальные значения Igjf, -- и характуризуют разупорядочение в твердых растворах, приведенных на предлагаемой диаграм-зе, с. образованием вакансий по иону серы, являющихся источником проводимости по сульфид-иону. Минимум свойств отвечает соединению BaTm2S4, в котором проводимость во-зможна за счет разупорядочения по следующем, типу

X

&aTvn,54:±:..

...2е0 Использование качественно нового состава BaS - по сравнению с известным расширяет интервал рабочих температур твердого электролита.

5 В табл. 1 приводятся ионные числа переноса предлаггшмого электролита и известного в рабочем интервале температур первого. Предлагаемый твердый электролит, как и известный, содержит сульфид . щелочно-земельного металла и сульфид редкоземельного металла , Введение в качестве второго компонента TffljS / имеющего большее количество свободных f-электронов, увеличивает электропроводность образцов, которая является важной характеристи- кой твердых электролитов, так как снижает сопротивление гальванических элементовр В табл. 2 приведены порядки величин сопротивления предлагаемого твердого электролита и известного. В табл. 3 сравниваются температур- : 15 Состав образцов электролитов мол.% 40-57 BaS - 60-43 ZrSg 30-51 CaS - 70-49 25-55 BaS 75-45

Эффективность использования изоб-, ретения может быть определена рас.ширением области использования твердьах электролитов с преимущественной проводимостью по сульфид-иону для исследования более широкого круга

полупроводниковых сульфидов методом ЭДС, а также расширением области использования твердого электролита в газоанализаторах на серусодержавдие газы для улучшения охраны труда на производстве. ные интервалы возможного использования твердых электролитов. Таблиц 2 ., - j Система ( и +Э6 ) ом см ваЗ - 10 - ю CaS La,Si 10 - lo BaS - Tm Sa 1(Г- 10 ... Т а-б лица 3 , Температурный интервал использования, С 125-220 300-380 350-550

ТВЕРДЫЙ ЭЛЕКТРОЛИТ, содержащий сульфид щелочно-земельного металла и сульфид редкоземельного металла, отличающийся тем, что, с целью расширения рабочего температурного интервала, в о качестве сульфида щелочно-земельного металла используют сульфид бария, а в качестве сульфида редкоземельного металла - полуторный сульфид тулия в следующих количественных соотношения, мас.%: BaS25-55 Остальное