Ячейка стеклянная электрохимическая импульсная Советский патент 1984 года по МПК G01N27/28 

1 Изобретение относится к электрохимическому приборостроению, в част ности к лабораторному оборудованию для изучения коррозионных процессов электролиза и электрохимического синтеза неорганических и органических веществ гальванопокрытий, а также электроанализа металлов и растворов с помощью электрохимических методов, и может найти применение в химической, электротехнической и других отраслях промьшглекности. Известна электрохимическая ячейка для испытания и оценки образцов из металла в коррозионных средах, а также для исследования жидких сред, которая содержит -сосуд, электрод сравнения, графитовые вспомогательные электроды, введенные в ячейку с двух сторон lj . Однако взаимное расположение эле тродов, обеспечиваемое конструкцией ячейки, ведет к неравномерной поляризации рабочего электрода, к сильному неконтролируемому изменению состава среды в рабочем объеме как следствие, к искажению исследуемого сигнала. Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является ячейка стеклянная электрохимическая импульсная, содержащая сосуд, снабженный крышкой и двумя боковыми отводами, причем в крышке закреплен держатель рабочего электрода, а в боковых отводах закреплены первый вспомогательный электрод и электрод сравнения 2 . Недостатком известной ячейки является то, что взаимное расположение рабочего и вспомогательного электродов не позволяет проводить исследования быстро протекающих электрохимических процессов, так ка значительное расстояние между электродами искажает форму импульса электрохимического сигнала, ограничивая быстродействие химической системы. Кроме того, зоной разделения электродных пространств в ячейке сл жит тонкий слой рабочего электролита в кране, образующийся в рез у1ьта те смачивания его притертых поверхностей.. В результате высокого омического сопротивления на кране при быст32ро протекающих электрохимических процессах возникает большое паразитное тепловыделение, которое требует применения высоковольтных потенциостатов,необходимых при работе с известными ячейками, что сужает диапазон их применения. В случае же применения вместо крана для разделения электродных пространств стеклянного фильтра, входящего также в комплект известной ячейки, не обеспечивается полнота разделения из-за взаимной диффузии ионов и невозможен подбор разделяющего фильтра, требуемой пористости, поскольку он соединен путем впаивания. Цель изобретения - повьпиение точности измерения и расширение области применения ячейки. Поставленная цель достигается тем, что ячейка стеклянная электрохимическая импульсная, содержащая сосуд, снабженный крышкой и двумя боковыми отводами, причем в крышке закреплен держатель рабочего электрода, а в боковых отводах закреплены первый вспомогательньй электрод и электрод сравнения, снабжена вторым вспомогательным и индикаторным электродами, закрепленными в держателе рабочего электрода, а боковой отвод первого вспомогательного электрода снабжен приспособлением для разделения электродных пространств. Кроме того, приспособление для разделения электродных пространств выполнено в виде конуса, на котором с помощью накидной гайки крепятся пористые диафрагмы или ионообменные мембраны. На чертеже изображена предлагаемая ячейка. Сбсуд 1 цилиндрической формы соединяют при помощи конуса с крышкой 2. В верхнюю часть крышки 2 помещен держатель рабочего электрода 3, в котором центральньй токопровод 4 предназначен для подсоединения рабочего электрода 5, а боковые токопроводы 6 и 7 - для второго вспомогательного 8 и индикаторного 9 электродов. К боковой поверхности сосуда 1 припаяны конусный .отвод 10 для вспомогательного электрода 11 и конусный отвод 12для электрода 13 сравнения . В конусный отвод 10 вставлено приспособление 14 в виде фторопластового конуса, на котором с помощью фторопластовой накидной гайки 15 крепят ионообменную мембрану 16 или сменные пористые диафрагмы нужной порис тости, например стеклянную. Через сферический шлиф 17 к крыш ке сосуда 1 подсоединен индикатор 18 объема. Устройство работает следующим об разом. В ячейке размещают рабочий, вспо могательные, индикаторный и сравнительный электроды, погруженные в заданный исследованием раствор элек тролита. Воздействуя на электрическую систему электрическими сигналам от поляризующего устройства, возбуждают в ней исследуемую электрохи мическую реакцию, наблюдая за ее направлением и скоростью по форме сигнала отклика: ток - время, ток потенциал или потенциал - время и, анализируя известными методами изме нение химического состава среды, после завершения реакции изучают его характерные константы. Для этого в сосуд 1 ячейки заливают исследуемый раствор из индикатора 18 объема. Устанавливают в вер ней части крьпики 2 держатель рабочего электрода 3, к которому припаяны три токопровода. Центральный токопровод 4 служит для присоединения рабочего электрода 5, а боковые токопроводы 6 и 7 - для подсоединения соответственно второго вспомога тельного 8 и индикаторного 9 электродов. Рабочий электрод 5 опускают в исследуемый раствор на заданную глубину. На рабочий 5, вспомогательный 11 и второй вспомогательный 8 электроды воздействуют электрическими сигнала ми. Обратная связь с поляризующим устройством - потенциостатом (не по казан), осуществляется через электро 13 сравнения и индикаторный электрод 9. По специфической для каждого исследования программе изменяют электрические параметры рабочего электрода 5 (потенциал - ток) и используют отклик электрохимической реакции. Для импульсного режима используют второй вспомогательный электрод 8. Поскольку все электроды закреплены на держателе рабочего электрода 3, второй вспомогательный электрод 8, таким образом, находится в непосредственной вблизи от рабочего электрода 5, а индикаторный электрод 9 расположен электродами 5 и 13. При таком взаимном расположении электродов в ячейке форма сигнала на выходе повторяет исходный импульс, что повышает точность и информативность эксперимента при исследовании быстропротекающих электрохимических процессов с помощью Ъ пульсных методов измерений. Для более совершенного разделения электродных пространств в ячейке на подготовительной стадии опыта, предшествующей собственно импульсным измерениям, с целью сохранения неизменным состава электролита рабочего пространства, используют приспособление 14 в виде конуса, позволяющее закрепить необходимый по эксперименту вид диафрагмы. На нем могут быть закреплены накидной гайкой 15 ионообменные мембраны (катионообменные или анионообменные, а также пористые фильтры из стекла, винипора, асбеста и т.д., чем обеспечивается легкая их замена. В случае необходимости допускается работа с неразделенными пространствами. В конусное приспособление 14 заливают раствор и помещают вспомогательный электрод И. За счет обеспечения оптимального сопротивления пористыми диафрагмами или ионообменньми мембранами ячейки исключается избыточное (паразитное) тепловыделение на этом элементе конструкции при прохождении через ячейку поляризующего тока в цепи электродов вспомогательный - рабочий, благодаря чему повышаются точность и информативность эксперимента. Необходимое для прохождения через эту конструкцию поляризующего тока напряжение оказывается сравните-льно низким (не свыше 50 В), что позволяет ет использовать ее с не высоковольтными потенциостатами или другими поляризующими устройствами, например потенциостатом ПИ-50-1, выходное напряжение которого не свыше 50 В, т.е. расширяет диапазон применения предлагаемой ячейки.

1. ЯЧЕЙКА СТЕКЛЯННАЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ИМПУЛЬСНАЯ, содержащая сосуд, снабженный крышкой и двумя боковыми отводами, причем в крышке закреплен держатель рабочего электрода, а в боковых отводах закреплены первый вспомогательный электрод и электрод сравнения, отличающаяся тем, что, с целью повьшгения точности измерения и расширения области применения, ячейка снабжена вторым вспомогательным и индикаторным электродами, закрепленными в держателе рабочего элек- трода, а боковой отвод первого вспомогательного электрода снабжен приспособлением для разделения электродных пространств. 2. Ячейка поп.1, отлича ют, а я с я тем, что приспособление . для разделения электродных про(Л странств выполнено в виде конуса, на котором с помощью накидной гайки крепятся пористые диафрагмы или ионообменные мембраны.