Влияние параметров случайного распределения высот межузельных барьеров на энергию активации проводимости в квазиодномерной решеточной модели топливной ячейки

Abstract

Рассматривается квазиодномерная решеточная модель топливной ячейки на основе иттрий-стабилизированного диоксида циркония, в которой ионы кислорода совершают термоактивированные переходы в вакантные решеточные узлы, а ионы иттрия и циркония принимаются неподвижными. Активационный барьер, преодолеваемый частицей при переходе, полагается состоящим из случайного межузельного барьера, величина которого подчиняется распределению Гаусса с заданными средним значением и дисперсией, и электростатической части, обусловленной взаимодействием между ионами. Для численного моделирования переноса заряда в системе использовался динамический метод Монте-Карло. Показано, что электропроводность обратно пропорциональна температуре, что позволяет определить ее энергию активации. Электростатическое взаимодействие приводит к возрастанию энергии активации электропроводности, в то время как увеличение среднеквадратичного отклонения высот межузельных барьеров от среднего значения вызывает ее снижение. Установлено, что при блокированных электродах в приэлектродных областях образуются двойные электрические слои толщиной не более нескольких постоянных решетки, которая слабо зависит от температуры и дисперсии гауссовского распределения барьеров.