热敏电阻
热敏电阻,或热敏电阻,是电阻性随温度变化的电阻器。它们是由具有高温电阻系数(TCR)的材料制成的,TCR是描述电阻随温度变化的值。负TCR或NTCR,陶瓷是电阻随温度升高而降低的材料。这些陶瓷通常是基于铁、钴和锰氧化物的尖晶石,表现出小的极化子传导。在正常温度下,电子从一个位置移动到另一个位置存在能量障碍。作为热能随着温度的升高,电子超越该势垒的能力增加,因此电阻率下降——因此出现了NTCR行为。广泛的这些材料中可能存在固溶体(即晶体结构中大量的外来离子可以替代宿主离子),因此可以在很宽的范围内量身定制电阻和温度系数。
NTCR热敏电阻用作温度传感器和温度补偿电阻。用于电视和计算机的阴极射线管中的光束聚焦线圈依靠NTCR热敏电阻来补偿线圈材料的电阻率。热敏电阻也被用作油箱中的燃料液位传感器。当热敏电阻器处于恒定电压下浸泡在燃料中时,它比仅被蒸汽包围时损失更多的热量。热损失的差异导致了电阻的变化,进而改变了通过燃料的电流传感器.
气体传感器
一氧化碳传感器
除了上面提到的加热电极应用,氧化锡也用于家庭和一氧化碳气体传感器行业.SnO颗粒之间接触处一氧化碳的吸附2产生局部电荷态,改变电学性质(例如,电阻,电容)的多孔,多晶材料。当检测到危及生命的一氧化碳浓度时,警报就会触发。通过改变操作温度,传感器可以选择性地处理各种还原性气体(如氢气、一氧化碳和碳氢化合物)。
氧气传感器
氧传感器在工业中用于监测和控制加工气氛,也在汽车监视和控制内燃机中的空气-燃料(A/F)比。一种突出的传感器材料是氧化锆如上文所述,如果适当掺杂Ca,则可以成为优良的高温氧导体2 +或Y3 +.由氧化锆制成的管或顶针可以将其外部暴露在被监测的热大气中,其内部暴露在空气中,高温密封防止两者之间的泄漏环境.在两个表面上的多孔铂电极可用于在固体氧化锆电解质上记录原电池电压,该电压与外部大气和内部空气之间的氧含量差异成正比。
每辆汽车都有一个氧化锆氧传感器,如所示燃油喷射系统。控制是必要的保护催化转化器A/F比过高或过低时,这些元素就不会中毒。
插入它的热排气歧管。氧传感器的主要功能是通过适当的反馈电路控制A/F比电池而且燃料电池
导电陶瓷的另外两种应用是电池和燃料电池。电池是一种转换设备化学能转化成电能。在其最简单的形式中,它由两个金属或金属氧化物元素组成,称为阳极和阴极,浸泡在液体或固体中化合物叫做电解质。电解液中的离子流动伴随着来自阳极的电子的补偿运动;电子通过适当的导体流到阴极,然后电路就完成了。电池是无处不在的在现代生活中,用于玩具、便携式电器和机动车辆。
燃料电池产生电力就像电池一样,除了通过向阳极提供气体或液体燃料,向阴极提供空气或氧气来延长电力生产。燃料电池已被开发用于发电厂的负荷平衡,但它们也可用于机动车辆。文章中详细描述了电池和燃料电池电池而且燃料电池.
电池
基于钠的高能量密度电池β-氧化铝已被开发用于车辆应用。β -氧化铝具有理想的Na分子式2O·11Al2O3..它具有由尖晶石块夹在中间组成的复杂结构传导钠离子(Na+)可以快速迁移。因此,它被称为快速钠离子导体。一个相关的结构是β″-氧化铝,Na2毫伽10O17,其中镁阳离子(Mg2 +)稳定结构,并需要额外的Na+在传导平面进行电荷补偿。这些材料必须经过精心加工,以实现结合最佳强度和离子电导率的均匀微结构。它们被用作钠硫蓄电池的固体电解质。虽然这种电池表现出高能量密度,但腐蚀问题和电池在高温下工作的要求是缺点,特别是在机动车辆中。
燃料电池
在几种燃料电池类型中,陶瓷在燃料电池中起着关键作用熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)和固体氧化物燃料电池(SOFC)。在MCFC中,氧化镍(NO)陶瓷作为熔盐(碳酸盐)电解质的多孔阳极。在sofc中,陶瓷不仅作为固体电解质(在这种情况下,氧化锆),而且作为阳极和导电连接相邻细胞(钴、锰和各种过渡金属的铬铁矿)。负极材料必须是优良的电子导体。在SOFC阳极的情况下,电导率是通过两个价态之间的小极化子传导完成的过渡金属组成.
sofc的处理是一个极其困难的命题。阳极、电解质、阴极和互连层必须适合一起放电。因此,热膨胀不匹配必须最小化。部分结构必须是致密的,不透气的(电解液),而其他部分则故意做成多孔的(电极)。