بررسی اثرات دما و غلظت بر هدایت یونی غشاء اکسید فلز جامد "ndgdzr2o7" با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی

nd2-xgdxzr2o7 وnd2-xhoxzr2o7 موادی هستند که می توانند به عنوان الکترولیت در پیل های سوختی اکسید جامد مورد استفاده قرار گیرند. دما و غلظت دوپنت دو پارامتر مهم در هدایت یونی این الکترولیت ها محسوب می شوند. بنابراین، الکترولیت های nd2-xgdxzr2o7 و nd2-xhoxzr2o7در محدوده وسیعی از دما ( 1273 کلوین تا 1873 کلوین) و غلظت دوپنت توسط شبیه سازی دینامیک مولکولی مورد مطالعه قرار گرفتند. نتایج شبیه سازی از تطابق خوبی با تجربه برخوردار بودند. این تطابق بالا اعتبار شبیه سازی ها را اثبات می کند. نمودار آرنیوسی هدایت یونی در ناحیه دما پایین برای الکترولیت های nd2-xhoxzr2o7 نشان داد بیشنه هدایت یونی در x=0.6)h6) رخ می دهد. این نقطه بیشینه برای الکترولیت های nd2-xgdxzr2o7 در x=0.8) g8) اتفاق می اُفتد. به صورت غافل گیر کننده ای مشاهده شد، مختلط بودن الکترولیت باعث بهبود هدایت یونی در الکترولیت های nd2-xhoxzr2o7 شد. تابع توزیع شعاعی نیز این مهم را تأیید کرد. در این نوع الکترولیت ها دو نوع آنیون مشاهده شد: یون اکسیژن متحرک و یون اکسیژن ساکن. مسیر حرکت یون ها در این الکترولیت ها وجود این یون ها را اثبات می کند. میانگین مربع جابه جایی یون های اکسیژن متحرک، بیشتر از یون های ساکن است. بنابراین این یون ها باعث بهبود هدایت یونی الکترولیت می شوند. سد انرژی حرکت یون های اکسیژن در الکترولیت های nd2-xhoxzr2o7 در محدوده 0.68 الکترون ولت تا 1.22 الکترون ولت بود. همچنین در الکترولیت های nd2-xgdxzr2o7 سد انرژی در محدوده 0.87 الکترون ولت تا 0.96 الکترون ولت تغییر کرد. سد انرژی برای تمام الکترولیت های مورد مطالعه، در محدوده ای بود که می توان آن ها را جزءِ الکترولیت های مناسب قلمداد کرد. به منظور مقایسه نتایج با دو الکترولیت مرسوم در صنعت، الکترولیت های y0.2zr0.9o2.1 و yb0.2zr0.9o2.1 شبیه سازی شده و هدایت یونی آن ها با h6 و g8 مقایسه شدند. ترتیب هدایت یونی این الکترولیت ها به صورت g8 < ysz < h6 < ybsz مشاهده شد. ضریب انبساط حجمی یکی دیگر از پارامترهای مهم برای الکترولیت ها می باشد. ضرایب انبساط حجمی الکترولیت های nd2-xhoxzr2o7 با تغییر غلظت دوپنت بیشینه ای در x=1.2 داشتند. به علاوه ضرایب انبساط حجمی الکترولیت های nd2-xgdxzr2o7 دارای بیشینه ای در x=0.8 بودند.