Jon w otoczeniu chmury dipoli i chmury
Jon w otoczeniu dipoli cząsteczkowych
jonowej. W otoczeniu jonu dodatniego
rozpuszczalnika utrzymywanych siłami
(kationu) przewaga jonów ujemnych
elektrycznymi  solwatacja (hydratacja)
(anionów)  pole elektryczne jonu jest
ekranowane.
1
Przewodność równoważnikowa elektrolitów ciekłych
elektrolit mocny
roztwór chlorku potasu
elektrolit słaby
kwas octowy
2
Podstawowe rodzaje półogniw elektrochemicznych
metal/nierozpuszczalna
metal/jon metalu
sól
redoks
gazowa
Ogniwo elektrolityczne (elektrolizer) 
Ogniwo galwaniczne  zachodzi reakcja
zewnętrzne z
ródło wymusza ruch
samorzutna. Elektrony są oddawane
elektronów. Redukcja zachodzi na
anodzie (utlenianie) i pobierane z
katodzie (podłączonej do bieguna
katody (redukcja)  elektroda dodatnia.
ujemnego z
ródła), utlenianie na anodzie
3
Ogniwo służące do wyznaczania potencjałów standartowych:
półogniwo wodorowe i półogniwo badane.
4
Przewodniki jonowe  elektrolity stałe
duża przewodność jonowa w ciele stałym, mała energia aktywacji;
mały wkład elektronów do przewodnictwa elektrycznego;
w krysztale podsieć jonów ruchliwych  wbudowane zdefektowanie;
w szkle jony ruchliwe luz
no związane z więz
bą szkła;
w elektrolicie polimerowym przeskoki jonów wspomagane przez ruch
makrocząsteczki;
zastosowania: akumulatory z elektrolitem stałym (polimerowym),
ogniwa paliwowe (nisko- i wysokotemperaturowe),
czujniki elektrochemiczne, np. stężenia gazów,
mikrobaterie umieszczane na układach scalonych,
separatory tlenu z powietrza, pompy tlenowe,
urządzenia elektrochromowe,
superkondensatory.
Przewodniki superjonowe a kryształy jonowe
Jodek srebra AgI
W 420 K strukturalne przejście
fazowe I rodzaju do fazy ą
 stopiona podsieć kationowa.
Fluorek ołowiu PbF2
zdefektowanie Frenkla podsieci
anionowej, klastry defektow,
ciągłe przejście fazowe.
Chlorek sodu NaCl  kryształ jonowy,
defekty Schottky w równowadze
termodynamicznej, przewodność
jonowa wrasta podczas topnienia.
Zależność przewodności jonowej od
temperatury. Strzałki oznaczają
temperaturę topnienia.
5
Jodek srebra  przewodnik superjonowy
Struktura krystaliczna fazy ą-AgI,
Model walencyjności wiązania
aniony I- tworzą sieć regularną bcc,
(bond valence) obrazuje
2 kationy Ag+ mogą obsadzać 42
ścieżkę przewodzenia 
pozycje krystalograficzne.
obszar dostępny dla jonów
Jony Ag+ przeskakują między 12
Ag+ ze względu na małe
pozycjami o symetrii tetragonalnej 
niedopasowanie walencyjności
przemieszczenia jonów na podstawie
wiązania.
dyfrakcji neutronów.
Ścieżka przewodzenia ruchliwego jonu
w strukturze podsieci jonów
nieruchliwych.
Rb oznacza promień przewężenia
Potencjał jonu w funkcji położenia.
Linia przerywana - bez uwzględnienia
relaksacji podsieci jonów nieruchliwych.
Potencjał jonu w funkcji położenia, gdy
pozycje zajęte przez jony przeplatają się
z pozycjami wolnymi o wyższej energii
potencjalnej.
Potencjał jonu w funkcji położenia,
wygładzony po obsadzeniu przez jony
części położeń o wyższej energii.
6
Transport jonów w kryształach
dyfuzja
energia aktywacji
Ea
przewodnictwo elektryczne
�0
a
�(T )= e-E kT
T
Przewodnik jonów tlenu - ZrO2 stabilizowany Y2O3
Domieszkowanie
tlenkiem o niższej
wartościowości
wprowadza luki
tlenowe
Mechanizm lukowy
Ścieżka przewodzenia
transportu jonów
obrazowana za pomocą
tlenu w strukturze
modelu walencyjności
fluorytu.
wiązania.
7
ZrO2 stabilizowany Y2O3  pułapkowanie luk przez kationy domieszki
a) Deformacja sieci krystalicznej wokół
Maksimum przewodności pojedynczej luki tlenowej.
jonowej dla zawartości b) Para luk tlenowych ustawiona w kierunku
domieszki tuż powyżej <111> z kationem pośrodku. Tworzą się
progu stabilizacji fazy agregaty o rozmiarze około 1,5 nm zawierające
regularnej (cubic YSZ). kationy o koordynacji 6- lub 7-krotnej.
Bi2O3 "! BiO1.5 0.5
Bi2O3 "! BiO1.5 0.5
8
Przewodniki jonów tlenu
Ogniwo litowo-jonowe wielokrotnego ładowania
9
Schemat działania ogniwa litowo-jonowego
Katoda:
tlenki lub siarczki metali przejściowych
interkalowane litem, np. LiCoO2
Elektrolit:
Anoda:
roztwór soli litu w rozpuszczalnikach
grafit interkalowany litem
organicznych lub elektrolit polimerowy
Ogniwo paliwowe PEMFC - Proton Exchange Membrane Fuel Cell
10
Ogniwo paliwowe SOFC - Solid Oxide Fuel Cell
Czujniki stężenia tlenu
Potencjał półogniwa
tlenowego
�# ś#
RT p'
ś# ź#
V = lnś# ź#
nF p'' #
�#
O2 + 4e- = 2O2-
Utlenianie:
2O2- = O2(p  ) + 4e-
Redukcja:
O2(p ) + 4e- = 2O2-
11