Hydration thermodynamics of oxides. Effects of defect associations

Abstract

Mye av dagens høyteknologiske utstyr og apparater ville sannsynligvis ikke sett dagens lys hvis ikke det hadde vært for materialteknologiens stadige fremskritt. I jakten på stadige forbedringer av slik teknologi må man forstå og påvirke materialenes funksjonelle egenskaper. Deres egenskaper er i stor grad bestemt av defekter i krystallstrukturen, hvor man ved hjelp av defektkjemi kan uttrykke defektenes konsentrasjoner ved forskjellige betingelser. I denne avhandlingen har Løken sett nærmere på defektkjemien til flere akseptordopede protonledende oksider ved hjelp av en rekke eksperimentelle teknikker og kvantemekanisk modellering. Slike oksider er av stor interesse for hydrogensamfunnet, hvor de blant annet kan være aktuelle komponenter i en brenselcelle eller elektrolysør ved høyere temperaturer. Arbeidet har vist at mange av egenskapene til slike oksider vil være sterkt påvirket av defektinteraksjoner, spesielt mellom akseptoren og de positivt ladede protonene og oksygenvakansene. Blant annet vil både mengde og type akseptor gi opphav til helt forskjellig hydratiseringstermodynamikk og protonledningsevne. Det ble også vist at syntesebetingelsene kan være avgjørende for graden av defektassosiering i oksider, noe som kan forklare en del av uoverensstemmelsene i litteraturen. Arbeidet i sin helhet understreker den kritiske rollen til akseptordopanten i oksider, som er av stor betydning i videreutviklingen av denne type oksider i fremtidig teknologi.