A compilation of thermodynamic properties measured with an advanced EMF arrangement

Tutkimustuotos

Tutkijat

Organisaatiot

Kuvaus

Kokeellinen tutkimus termodynaamisten suureiden määrittämiseksi on harvinaistunut, vaikka metalliteollisuuden tarve termodynaamiselle tiedolle on kasvanut johtuen prosessoitavan malmin laadun heikkenemisestä ja metallien suuresta kysynnästä. Lisäksi EMF-metodilla mitattuja termodynaamisia arvoja voidaan hyödyntää useissa muissa käyttökohteissa kuten esimerkiksi erilaisissa materiaalitieteen osa-alueissa sekä termoelektrisien materiaalien kehityksessä. Tässä työssä kehitettiin kokeellista EMF-mittalaitteistoa ja mitattiin erilaisten yhdisteiden termodynaamisia ominaisuuksia hyödyntäen kehitettyä laitteistoa. Varsinaisen mittalaitteiston lisäksi myös näytteiden valmistusmenetelmiä sekä mittaustekniikkaa kehitettiin. Mittalaitteiston ja menetelmien kehityksen yhteydessä mitattiin sellaisten yhdisteiden termodynaamisia ominaisuuksia, joista oli valmiiksi tehty useita kokeellisia tutkimuksia, jotta muutoksien vaikutusta mitattuihin arvoihin voitiin arvioida kirjallisuusarvojen antaessa luotettavan referenssin. Tutkimuksessa käytettiin useita erilaisia kiinteitä elektrolyyttejä, jotta sekä oksidi- että hopeasysteemien tutkiminen olisi mahdollista. Kokeellisessa tutkimuksessa yttriastabiloitua zirkoniaa käytettiin O2--elektrolyyttinä ja AgI:tä käytettiin Ag+-ioneja johtavana elektrolyyttinä. Mitattavaa lämpötila-aluetta saatiin selvästi laajennettua käyttämällä ionivaihdettua B''-alumina-elektrolyyttiä Ag+-ionijohteena AgI:n lisäksi. Tällä tavoin paranneltua laitteistoa käytettiin useiden sellaisten kemiallisten yhdisteiden termodynaamisten arvojen mittaamiseen, joista oli saatavilla hyvin vähän tai ei ollenkaan termodynaamisia mittatuloksia, mutta joiden tuntemuksella on paljon käytännön merkitystä. Erityisesti tutkittavat yhdisteet valittiin vastaamaan metalliteollisuuden tarpeisiin sekä tukemaan termoelektristen materiaalien kehitystä. Kaiken kaikkiaan kehitettyä laitteistoa sekä mittausproseduuria käytettiin seuraavien yhdisteiden termodynaamisien arvojen mittaamiseen: Ag3Sb, Ag6Sb, SbxTe1-x, AgSbTe2, AgSbS2, Ag3SbS3, Bi2O3, Sb2O3, TeO2, Ca4Fe9O17. Tutkimuksen yhteydessä mitattiin lisäksi sähkökemiallisissa kennoissa tapahtuvien virtuaalisten kennoreaktioiden termodynaamiset arvot. Kokeellisesti saadut arvot pitävät sisällään Gibbs:n muodostumis- sekä reaktioenergiat sekä entalpia- ja entropia-arvot tutkituille yhdisteille. Kolmannen pääsäännön analyysia (third law analysis) hyödynnettiin sellaisten oksidien termodynaamisten standardiarvojen laskemiseen, joiden mittaukset tehtiin korkeissa lämpötiloissa ja joiden ominaislämpökapasiteetti lämpötilan funktiona on mitattu aikaisemmissa tutkimuksissa.

Yksityiskohdat

AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
Valvoja/neuvonantaja
Kustantaja
  • Aalto University
Painoksen ISBN978-952-60-6818-3
Sähköinen ISBN978-952-60-6819-0
TilaJulkaistu - 2016
OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

    Tutkimusalat

  • sähkökemia, termodynaamiset ominaisuudet

ID: 18861543