Электрохимический индикаторный электрод Советский патент 1986 года по МПК G01N27/30 G01M3/16 

1

Изобретение относится к электро- химическоь1у анализу и может быть использовано для контроля герметичности изолирующей оболочки электрохимических индикаторных электродов.

Цель изобретения - повышение точности электрохимических измерений путем обеспечения контроля герметичности изолирующей оболочки.

На фиг. 1 показана конструкция электрода; на фиг. 2 - схема проведения контроля герметичности; на фиг. 3 - вольтамперная кривая электрода, общий вид.

Электрохимический индикаторный электрод содержит чувствительный элемент 1, например стеклографитовы стержень и скрепленный с ним токо- подвод 2, например, из дуралюмина, заключенные в изолирующую оболочку 3, в которой могут возникнуть течи 4 и 5. Материалы чувствительного элемента 1 и токоподвода 2 выбираются таким образом, чтобы их электрохимические потенциалы заметно отличались, например для стеклогра- фита ЕО 0,15 - 0,20 В по х.с.э.; для дуралюмина EJ, -1,46 В по х.с.

Геометрические оболочки чувствительного элемента выбираются из уловия

1

,,

где I - наименьшее расстояние от

поверхности контакта чувствительного элемента 1 и то- коподвода 2 .до внещней поверхности изолирующей оболочки 3;

S и Р - соответственно площадь и

периметр рабочей поверхности чувствительного элемента к - допустимая погрешность электрохимических измерений с помощью электрода при его эксплуатации.

При изготовлении электродов должна быть обеспечена герметичность всей погружаемой в электролит части изолирующей оболочки 3 и соединения между ней и чувствительным элементом 1. В противном случае электролит, в котором ведут измерения, через течи 4 и 5 затечет в зазор между изолирующей оболочкой 3 и чувствительным эле -1ентом I или в CKBO:V- ную щель в изолирующей оболочке,

246992

проникающую до металла токоподвода

2внутри оболочки 3,

При этом точные измерения становятся невозможными, так как начи5 нается взаимодействие электролита с материалом токоподвода 2 или другими металлическими деталями внутри изолирующей оболочки 3 и случайным образом меняется величина рабочей

to части чувствительного элемента 1, особенно при наличии течи 5 вдоль чувствительного элемента I. В за-, висимости от разности равновесных потенциалов чувствительного эле15 мента 1 и металла токоподвода 2, с KOTOpbiM контактирует электролит, и крутизны их поляризационных характеристик, погрешность измерения достигает десятков и сотен процен20 тов, даже в случае капиллярных зазоров.

Контроль герметичности изолирующей оболочки 3 можно осуществлять методом измерения электродного по25 тенциала. Если герметичность не нарушена, то потенциал электрода приобретает значение, совпадакщее с потенциалом компактного куска ма- териапа чувствительного элемента 1

30 в том же растворе. Если же в электроде есть течь и электролит проник по ней внутрь изолирукщей оболочки

3до места контакта более электроотрицательного материала токоподво35 да 2 с чувствительным элементом 1, то возникает локальная гальваническая пара, в которой чувствительный элемент 1 будет катодом, а более электроотрицательный металл токо40, подвода 2 - анодом. Установившийся в этом случае потенциал является коррозионным потенциалом, смещенным в отрицательную сторону относительно потенциала компактного куска чув45 ствительного элемента 1, и при

прочих равных условиях тем в большей степени, чем больше разность стандартных потенциалов в электрохимическом ряду напряжений меж,цу анодом

5Q и катодом.

При изготовлении конца токоподвода 2 иэ электроотрицательного материала, химически взаимодействующего с раствором, последний, проникая 55 в зазор между оболочкой 3 и чувстви- тельн : М элвментом реагирует с этим материалом, растворяя его. Электрическая измерительная iienb рачоывж тся, что однозначно указывает на наличие течи. Подобным материалом конца токоподвода 2, кроме дуралюмина, может служить, например цинк, а раствором крепкий раствор соляной или серной кислот, с которыми цинк хими- . чески активно реагирует. Поскольку затекание возможно в любом месте соединения изолирующей оболочки 3 с чувствительным элементом 1 , то этот конец токоподвода 2 монтируют по периметру нерабочей части чувствительного элемента 1 на .расстоянии от наружной части изолирующей оболочки 3, которое определяется из следующих соображений.

В худшем случае затекание электролита может происходить вдоль чувствительного элемента по течи 5. При этом ошибка измерений с помощью электрода составляет

§д

где 3 - площадь затекания чувствите ного элемента I, которая, в свою очередь,равна

S IP.

Чтобы точность с помощью электрода была удовлетворительной, его негерметичность должна обнаруживаться не позднее превьшения допустимой опшбки измерения с помощью электрода, т.е. должно соблюдаться соотношение

k S -

из которого вытекает требование к расстоянию I:

:i$k I ..

Если I больше указанного выражения, то в случае затекания электролита на часть глубины чувствительного элемента 1 и отсутствия контакта электролита с токоподводом 2 измерения с помощью электрода проводятся с погрещностью, превышающей допустимую, а при проведении контроля герметичности методом измерения электродного потенциала такаяо течь не выявляется.

Пример контроля герметичности электрода.

Электрод погружают в стакан с раствором 10 м HCf + КС и

246994

с помощью электрода 6 сравнения вы- сокоомным вольтметром измеряют его электрохимический потенциал. Если герметичность нарушена, то потенци5 ал электрода, вместо 0,15-0,20 В по Х.С.Э., как у компактного куска стеклографита, принимает значение (практически - 0,4 - 0,5 В по Х.С.З.), что свидетельствует о

10 наличии течи.

Бьш проведен контроль герметичности 10 штук электродов.

Контроль проводят путем определения электрохимических потенциалов

15 в растворе НСЕ + КСЕ и снятия вольтамперных кривых в том

же растворе в диапазоне от 1 до -1 В относительно хлорсеребряного электрода сравнения ЭВЛ-Ш. В качестве измерителя потенциала используют цифровой вольтметр Ф 214-1/3, вольтамперные кривые снимают на установке СВА-1. Критерием пригодности электродов при съемке вольтамперных кривых считается малый остаточный ток (малый угол наклона нулевой линии) на вольтамперных кривых, который тем меньше, чем меньше в растворе электроактивных ионов.

Если такие ионы присутствуют, то угол о. наклона нулевой линии резко возрастает. Поскольку эти ионы проникают в раствор из токоподвода 2 при нарушении изоляции в местах течи 4, то электроды, дающие большой наклон нулевой линии, считаются непригодными .

В результате контроля установлено , что электроды, которые диагностируются по величине электрохимического потенциала кяк непригодные, так как их электрохимический потенциал составляет - 0,37-0,45 В по Х.С.Э., дают угол наклона нулевой линии вопьтамперной кривой 30-40°.

В то же время пригодные электроды, обладавшие потенциалом 0,13 - 0,16 В по Х.С.Э., дают угол наклона нулевой линии 3-5 .

Формула изобретения

Электрохимический индикаторный электрод, содержащий чувствительный элемент, скрепленный с ним токопод- вод и изолирующую оболочку токоподвода, а токоподвод и чувствительный элемент вьтолнены из материалов с

разными электрохимическими потенциалами, отличающийся тем, что, с целью повышения точности электрохимических измерений путем обеспечения контроля герметичности оболочки, геометрические размеры оболочки и чувствительного элемента выбраны из условия

..Р

где I - наименьшее расстояние от поверхности контакта чувствительного элемента и токопод- вода до внешней поверхности измеряющей оболочки;

8 и Р - соответственно площадь и периметр рабочей поверхности чувствительного элемента; k - допустимая погрешность измерений с помощью электрода при его эксплуатации.

/V ii/ttrrtf mpy

fytj

Изобретение относится к электрохимическому анализу и позволяет повысить точность измерений с помощью электрода путем обеспечения контроля герметичности его изолирующей оболочки. Материалы чувствительного элемента и токоотвода имеют различные электрохимические потенциалы, а изменение электрохимического потенциала электрода свидетельствует о нарушении герметичности изолирующей оболочки. Геометрические размеры элементов электрода выбираются из соотношения I kS/P, где I - наименьшее . расстояние от поверхности контакта чувствительного элемента и токопод- вода до внешне поверхности изолирующей оболочки, S и Р - соответственно площадь и периметр рабочей поверхности чувствительного элемента. Соблюдение этого соотношения исключает невыявление частичного затекания электролита по границе изолирующей оболочки и чувствительного элемента. 3 ил. (Л to ю 4 О) СО со

Редактор И. Касарда

Заказ 1944/43

Тираж 778 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий П3035, Москва, Ж-35, Раушская наб. , д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Л, Овсянникова

Техред И.Верес Корректор Е. Сирохман