1598005420-e4dffbb6ff09e4f6675580849e63fa88 (811210), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Легко понять известные затруднения при попытках описания корреляционных функций даже «простейшей» «двумерной» одноатомной метал.тической границы раздела. Еше большие сложности теоретического описания возникают при исследовании границы сопряжения двух, трех и более атомных структур (например, дырочно-электронных переходов в полупроводниках), однако такие кинетическн непредсказуемые модели отражают лишь наиболее простейшие модели взаимодействий в реальной природе. Так как энергия взаимодействия электронов друг с другом или с квазичастицами иевелвка по сравяению с энергией ионной решетки, зти взаимодействия термодинамикой и современной теорией, как правило, не учитываются. 78 Однако при рассмотрении моделей кинетики (ката лиз, теория фазовых переходов, электропроводность, сверхпроводимость и т. п.), результаты которой определяются именно подвижностью электронов или спаренных частиц в структуре материи, учет изменения эффективных масс несимметричных электронов от взаимодействия, происходя<пего, как правило, с участием поверхности, приводят к кардинальным воздействиям на ихскорость, а следовательно, кинетику.
Таким образом, поверхность следует интерпретировать как «дву-многомерную» макроскопическую границу разрыва сплошности ионной решетки (фононной подси. стемы) с образованием на границе раздела связанных электрон-дислокационных и электрон-дырочных экситоиов, электрон-электронных пар пли двойных слоев, распределенных на границе фаз. Описание сопряжения двух поверхностей (двух н более разнородных электронных континуумов) приводит к необходимости поиска корреляционных функций компонент двух пли более (нелинейно-взаимодеиствуюших) плазменных мод, в которых сооственные феноменологические коэффициенты имеют дисперсию: е,(<о, й), р.,(ы, й), о(ы, й). Коэффициент преломления на границе раздела п(оз, й) нли характерная длина волны д(из, и) также имеет частотные зависимости (рис.
2.!0). Кинетическое описание гран<щы раздела фаз сталкивается с известными трудностями. В отличие от беско- Рис. 2 10. Стрзт<тура границы раздела (диод, контакт, фазовый переход). Š— вреыи жизни квантов; р — нзлззение Фотона; пп л.. — показвгели преломр з ленин гь 3. — зарвк..ерпые длины волн, р,, р„— огносигельные магг~изныв проницаемости; е„, е, — относительные дизлекгрипеские проиицвемосгн; Ы— частота, л — волновой векгор; л, А.. р,, е,<ы, а! — козФфициенгы знергегизеской щели, печного трансляционного инвариантного континуума, которым является металл, контакт нельзя считать трансляционно-инвариантной системой в направлении, перпендикулярном поверхности, поэтому в описание контакта невозможно ввести понятие нормального к поверхности квазипмпульса.
Соответственно волновая функция электрона при трансляции в направлении, перпендикулярном поверхности, уже не может вести сеоя как блоховская функция, что требует введения в задачу параметра гкоординаты в направлении, перпендикулярном поверхности. Истинное изменение поля вблизи поверхности, воздействующего иа электрон, очень велико и приводит к появлегппо новых одночастичных н коллективных вет; вей в спектре приповерхностных плазменных мод, изменению экранируюших свойств и в конечном счете к мо. дификации новой плотности состояний. Поэтому микроскопическое различие должно выявляться экспериментом н описываться в критериях макроскопнческих (коллективных) свойств электромагнитного поля.
Как было сказано, сопряжение поверхностей (контакт) приводит ие к усреднению плотности электронов (что термодинамически допустимо), а к ее модификации с образованием двойного слоя. Физическая поверхность, разделяющая стороны контакта, является границей расслоения зарядов, каждый из которых принадлежит собственной фононной подсистеме. Продуктом сопряжения является энергетическая щель, отражающая новую топологию зарядов в отличие от топологии зарядов в структуре сопрягающихся сред, ее образующих. Синтезированная щель может обладать свойством как замедления, так и интенсификации распространения электпомагнитных волн. В [2.121 проведен анализ распространения каналировапия электромапштных волн по поверхности сопряжения разнородных электронных контииуумов (граница раздела фаз).
На базе уравнений Максвелла описаны электродииампческие свойства 1цели, образованной границей сопряжения в функции топологического распределения феноменолоп1ческих коэффициентов. Для ряда параметров получены аномальные коэффициенты переноса энергии электромагнитного поля. 80 Попытка электродпнамического рассмотрения свойств двойного слоя является принципиально новым подходом к интерпретации кинетики распространения электромагнитного поля на границе раздела фаз, очевидно, имеющим фундаментальное значение для углубления нашего познания электромагнитных взаимодействий в природе. Задавая параметры ширины щели Л для некоторых вариантов топологического распределения параметров е„)с„о, получили вывод ряда дисперсионных уравнений.
Для случая, когда Л«б, выявлены аномальные значения проницаемости электромагнитного поля (слабозатухаюшие решения), где толщина поверхностного слоя 8= — )'1своы!2 Случай Л«б отражает корреляцию нелинейных участков спектра щели, отвечающих условиям резонанса. Результаты расчетов показали возможность образования в спектре плазмонов — волн с глубиной проникновения 1, существенно большей толщины поверхностного слоя 6 » Л. з; —.Б: ГЛАВА ТРЕТЬЯ ЭЛЕНТРОДЫ Злп ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ЭЛЕКТРЩ(ЕВй ' 3.1.1.
Основные тнпы ТЭ Как ухсе отмечалось, в настоящее время не существует единой общепринятой класоификации ТЭ. Например, они могут быть разделены на группы в зависимости от одного из основных эксплуатационных параметров — температуры. Наибольшее распространение получили низкотемпературиые (рабочая температура менее 150 'С) ТЭ с 'кидким электролитом, В качестве электрол~ита используются концентрированные растворы кислот (серная, фосфорная) и щелочей (обычно едкое кали).
Топливом в низкотемпературных ТЭ обычно служит водород, окислителем — кислород или воздух [3.1, 3.2[. Помимо газоооразных реагентов в н~изкотемпературпых ТЭ применяются жидкое топливо (гидразин, спирт) и окислитель (перекись водорода).
Жидкий электролит 8 — 93 81 либо находится в свободном состоянми, либо пропитывает поры мелкопористого электролитоносителя, обычно изготовленного из асбеста, В этом случае электролит удерживается в неэлектропроводящей пористой матрице капиллярными силами. Основные требования к матрице: высокая пористость и малый размер пор, хорошая смачнваемость электролитом, достаточная механическая прочность, способность выдерживать соответствующие колебания температур, высокое удельное электрическое сопротивление, химическая инертность по отношению к электролиту. Ф" унынии переноса ~ионов (ОН-, Не) при работе ннзкотемпературного ТЭ могут быть осуществлены также при помощи твердого электролита — ионообмеиных мембран [3.31.
Применение электролитоноснтелей п ионообмепных мембран позволяет существенно упростить конструкцию ТЭ и повысить агх удельные массо-габаритные характеристики. Однако в подобных системах возникают серьезные трудности, связанные с обеспечением материального баланса при длительной работе. В низкотемпературных ТЭ для активации электродов используются катализаторы, в основном дорогие и дефицитные материалы. При увеличении рабочих температур возможно значительное снижение необходимого количества катализатора, а также применение для актнвацтги менее дефицитных;.атериалов. Лля развития совреме лых представлений о работе ТЭ большое значение имели нсслезшвапня бэкона (Васоп) в области среднетемпературнгях (150 — 250'С) водородно-кжслородпгях щелочных систем [3.4).
Однако в настоящее время работы в этом направлении практи. чески прекращены из-за сложных коррозионных н конструкти~вных проблем и сравнительно низких удельных характеристик среднетемпературных ЭХГ В то же вре. мя продолжаются интенсивные мсследования среднетемпературных ТЭ с кислым электролитом (серная, фосфорная кислоты), поскольку в иих отсутствует проблема карбонизацин электролита и могут быть использованы конвертированные водород .и кислород .воздуха. Г1рннцнпиальным преимуществом высо~котезтпературных (раоочая температура более 300'С) ТЭ является возможность окисления в них с приемлемыми скоростя ми дешевого топлива (углеводородов, спиртов, аммиа- вз ка и т. п.) и кислорода воздуха.
В качестве электролита в таких ТЭ используются расплавы карбонатов, а также смесь оюнслов циркония, кальция и нттрия в твердом состоянии. Основные трудности при реализации высокотемпературных систем связаны с подбором материалов для изготовления электродов, конструктивных узлов, а также созданием электролита со стабильными характернстиками. При разработке электродов для различных типов ТЭ необходимо учитывать особенности их эксплуатации.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
