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目录 3

第一章 导言 3

参考书目录 3

文献 6

常用符号 8

第二章 原电池中电势的形成 11

2.1原电池中电势差 11

2.2电动势的测定 12

2.3热力学基础 13

2.4原电池中电流的通过 16

第三章 固态电解质的性质 18

3.1缺陷和缺陷类型 18

3.1.1化学计量组成的二元化合物 20

3.1.2非化学计量组成的二元化合物 22

3.1.3三元混合相和化合物 26

3.1.3.1掺杂外来阳离子的二元化合物 26

3.1.3.2尖晶石型三元化合物 31

3.2缺陷和能带模型 33

3.3.1概论 36

3.3固体离子导电化合物中物质和电荷迁移 36

3.3.2电导率及其与温度的关系 40

3.3.3离子电导率，电子电导率和电解迁移 42

3.3.3.1电导率与气相氧分压关系的测量 45

3.3.3.2离子和电子分电导率 47

3.3.3.3阳离子和阴离子的迁移数 49

3.3.3.4极化现象 50

3.3.3.5库仑滴定法 51

3.3.4离子自扩散 52

3.3.5热电学 56

3.4固体电解质电池的EMK测量 62

3.5离子导电的氧化物 68

3.5.1纯氧化物 68

3.5.1.1氧化锆和氧化钍 69

3.5.1.2碱土金属氧化物 79

3.5.1.3氧化铝、氧化钇和稀土金属氧化物 88

3.5.2混合氧化物和氧化物化合物 96

3.5.2.1以ZrO2和ThO2为基的混合氧化物 96

3.5.2.2掺杂的氧化镁和氧化钙 122

3.5.2.3硅酸铝 123

3.5.2.4硅酸镁 127

3.5.2.5镁－铝尖晶石 130

3.5.2.6铝酸钠 132

3.5.2.7磷酸钙 136

3.6离子导电的卤化物 139

3.6.1碱金属卤化物 139

3.6.2卤化银 145

3.6.3碱土金属卤化物 150

文献 156

第四章 熔融态电解质的性质 178

4.1熔融氧化物 178

4.1.1硅酸盐熔体 184

4.1.1.1碱金属硅酸盐熔体 185

4.1.1.2碱土金属硅酸盐熔体 187

4.1.1.3硅酸铅熔体 190

4.1.1.4Al2O3-SiO2熔体 192

4.1.1.5CaO-Al2O3-SiO2熔体 192

4.1.1.6含有铁和锰氧化物的硅酸盐熔体 195

4.1.2磷酸盐熔体 206

4.1.3铝酸盐熔体 208

4.1.4FeOn-CaO熔体 209

4.2.1碱金属卤化物熔体 211

4.2卤化物熔体 211

4.2.2碱土金属卤化物熔体 215

4.2.3熔融卤化物和氧化物的混合物 216

4.2.3.1铝电解的熔融电解质 216

4.2.3.2特殊钢重熔的电渣 217

文献 221

第五章 氧化锆和氧化钍为基的固体氧化物电解质电池 227

5.1用于金属熔体测量的氧固体电解质电池的发展 227

5.2固体电解质氧电池在基础研究中的应用 232

5.2.1纯金属熔体中氧活度的测量 232

5.2.2在金属合金熔体中氧活度的测量 240

5.2.3在金属熔体中金属组元活度的测定 249

5.2.4在金属熔体中氧的饱和溶解度 253

5.2.5固态和液态金属中氧的扩散 255

5.2.5.1熔融金属中氧扩散的测量 260

5.2.5.2在固体金属中氧扩散的测量 264

5.2.6金属熔体脱氧时溶解氧部分的测量 266

5.2.7金属熔体的电解脱氧 272

5.2.8氧化物熔体中氧势的测量 278

5.2.9氧化物和混合氧化物生成压的测量 283

5.2.9.1纯金属氧化物 287

5.2.9.2二元的混合氧化物 322

5.2.9.3三元的复合氧化物 323

5.2.10非氧化物的化合物生成自由焓的测量 332

5.2.11固态金属合金中金属组分活度的测量 338

5.2.12在固态金属中氧溶解度的测量 345

5.2.13气相中氧分压的测定 347

5.2.13.1用于测量气体中氧分压的电池类型 348

5.2.13.2真空中和惰性气体与氧的混合物中氧分压的测量 350

5.2.13.3由反应气体平衡测量氧势 352

5.2.13.4库仑法定气体中氧量 357

5.2.13.5以气体－固体电解质电池测量温度 358

5.2.14多相反应体系氧势的测量 359

5.2.14.1在金属熔体－气体体系中的氧势 359

5.2.14.2在固－气体系中的氧势 363

5.3氧－固体电解质电池在工业技术中应用的可能性 367

5.3.1应用于金属熔体中的电池 367

5.3.1.1钢水中氧活度的电化学测定 367

5.3.1.2铜熔体中氧活度的电化学测定 377

5.3.1.3钠熔体中氧含量的电化学测定 378

5.3.2用于气体中的电池 380

5.3.2.1用于测量和调节气体中氧势的电池 380

5.3.2.2产生和贮存电能的电池 384

5.4固体电解质电池的EMK测量误差的原因 393

5.4.1氧化物电解质的电子导电性 393

5.4.2氧化物电解质的孔隙度 401

5.4.3电化学的氧渗透 402

5.4.3.1原理 402

5.4.3.2结果 410

5.4.4氧化物电解质与电极之间界面上的反应 416

5.4.4.1固体反应 416

5.4.4.2金属熔体中气体的分离 421

5.4.4.3在气体／贵金属／氧化物电解质三相界面上的反应 423

5.4.5温度影响 426

5.4.5.1温度测量误差 426

5.4.5.2热电动势 427

文献 430

第六章 其它固体电解质的电池 460

6.1用作原电池固体电解质的纯的和掺杂的氧化物 460

6.1.1碱土金属氧化物 460

6.1.2氧化铝 465

6.1.3Sc2O3，Y2O3和稀土金属氧化物 467

6.2.1以CeO2，HfO2和La2O3为基的混合氧化物 469

6.2用作固体电解质的混合氧化物和氧化物化合物 469

6.2.2硅酸铝 470

6.2.3硅酸镁 473

6.2.4镁－铝尖晶石 475

6.2.5磷酸钙 476

6.2.5.1氧化钙和磷酸四钙混合物的电解质 476

6.2.5.2磷酸三钙3CaO·P2O5 479

6.2.6钒酸钙 481

6.3固态玻璃电解质 481

6.4固体硫化物电解质 490

6.5固体氮化物电解质 497

文献 500

第七章 固体卤化物电解质电池 508

7.1卤化物电解质原电池的基础研究 508

7.2热力学参数的测定 509

7.2.1重金属卤化物为固体电解质的电池 509

7.2.2碱土金属卤化物固体电解质电池 515

7.2.2.1金属氟化物的生成自由焓 516

7.2.2.2二元金属合金的热力学性能 519

7.2.2.3硅酸盐、钛酸盐和铝酸盐的生成自由焓 523

7.3在固体卤化物电解质电池上的库仑滴定 528

7.4动力学研究 530

7.4.1金属硫化物的硫蒸发 530

7.4.2金属硫化物的生成反应 535

7.4.3固体金属中的扩散 535

7.5供电电池 537

文献 538

第八章 熔融电解质电池 544

8.1基础研究中的熔融电解质电池 544

8.1.1氧化物熔体电解质 544

8.1.1.1生成电池示例 550

8.1.1.2浓差电池示例 558

8.1.2古硫化物、碳化物和磷化物的熔融电解质 562

8.1.3熔融卤化物的电解质 567

8.2熔融电解质电池在工业技术中的应用 572

8.2.1熔盐电解法制取和精炼轻金属 572

8.2.1.1铝 572

8.2.1.2镁和铍 574

8.2.1.3稀土金属（铈族金属） 575

8.2.2熔盐电解法精炼重金属 575

文献 578