Устройство для определения температурных эффектов на границе электрод-раствор Советский патент 1987 года по МПК G01K7/34 

Изобретение отиоснтсп к термохимическим измерениям и может быть использовано для изучения энергетики и механизма электродных процессов при научных исследованиях и для усовершенствования технологических процессов в электрохимических производствах.

Целью изобретения является повы- шение информативности при исследовании электродных процессов, протекающих в динамических режимах электролиза.

На фиг,1 изображена блок-схема устройства для определения температурных эффектов на границе электрод раствор; на фиг.2 - схематически изображена конструкция рабочего датчика температуры; на фиг.3 - зависи- мость изменения температуры на границе электрод - раствор от потенциала электрода в системе Pt/CuBr, .

В электролитическую ячейку 1 поме цен рабочий датчик 2 температуры, измеряющий температуру на границе рабочий электрод - раствор, вьтолнеи- ный в виде керамического конденсатора. Одна из обкладок 3 этого конден-

Определяли температурные эффекть катодного восстановления меди (Си ) до металлической меди на платиновом катоде в растворе CuBr с концентрацией С 0,25 моль/л, Яче11ку термо- статировали при t 25°С, Исследование проводили в потенциометрическом режиме, скорость развертывания потенциала рабочего электрода 5 мв/с. в качестве источника поляна из металлической фольги, находится в контакте с раствором электролита и служит рабочим электродом ячейки. Металл обкладки-электрода определяет- g ризующего тока служил потенциостат ся целями изучения конкретных электро- Г1-5827М. Рабочим электродом ячейки химических объектов. Этот рабочий являлась обкладка керамического конденсатора емкостью С 560 пФ, выполненная из платиновой фольги толщиной 40 0,05 мм. Опорным датчиком являлся керамический конденсатор с теми же характеристиками. Датчики температуры подключали в схему преобразоваэлектрьж и вспомогательный электрод А подключены к источнику 5 поляризующего тока, и вместе они образуют электрохимическую цепь. Температурные изменения в процессе электролиза определяются относительно температуры раствора, измеряемой опорным датчиком 6 температуры, который представляет собой такор же керамический конденсатор, находящийся в растворе электролита, но электрически изолированный от него.

Датчики включены в схему 7 преобразования выходного параметра в регистрируемый сигнал, например, в схему автогенератора, преобразующего емкость в частоту, дающую разность выходных параметров опорного и рабочего датчиков температуры. Регистрируемый сигнал может быть как цифровым, так и аналоговым и может быть зафиксирован цифропечатающим устрой50

ния выходных параметров в регистри- 4g руемый сигнал. Изменение температуры регистрировалось двухкоординатным самописцем типа ПДП4, Выходящую частоту преобразовывали в напряжение при помощи частотометра 43-7 и регистрировали двухкоординатным самописцем типа ПДПА.

Зависимость, полученная предложенным способом, дает информацию о механизме восстановления меди, о стадийности процесса и об образовании поверхностной пленки при определенных условиях, а также дает возможность судить о процессах, сопутствующих электродной peaKiuni. Точки перегиба

55

ством или записан в виде диаграммы самописцем. Рабочий датчик 2 температуры содерж}1т сменную обкладку конденсатора, представляющую собой тонкую металлическую фольгу, прикрепленную к керамическому диэлектрику 2 путем припаивания ее к напыленной обкладке конденсатора, с которой предварительно удалена поверхностная изоляция, вторую обкладку конденсатора 8, клеммы 9 и 10 подключения конденсатора в схему преобразования емкости в регистрируемый сигнал, клеммой 10 обкладка конденсатора как электрода электролитической ячейки подключена к источнику 5 поляризующего тока, корпус-держатель 11, клеевую изоляцию 12 для укрепления конденсатора и защиты от проникновения раствора к внутренней обкладке конденсатора.

Устройство работает следующим образом.

Определяли температурные эффекть катодного восстановления меди (Си ) до металлической меди на платиновом катоде в растворе CuBr с концентрацией С 0,25 моль/л, Яче11ку термо- статировали при t 25°С, Исследование проводили в потенциометрическом режиме, скорость развертывания потенциала рабочего электрода 5 мв/с. в качестве источника поляризующего тока служил потенциостат Г1-5827М. Рабочим электродом ячейки являлась обкладка керамического конденсатора емкостью С 560 пФ, выполненная из платиновой фольги толщиной 0,05 мм. Опорным датчиком являлся керамический конденсатор с теми же характеристиками. Датчики температуры подключали в схему преобразова50

ния выходных параметров в регистри- 4g руемый сигнал. Изменение температуры регистрировалось двухкоординатным самописцем типа ПДП4, Выходящую частоту преобразовывали в напряжение при помощи частотометра 43-7 и регистрировали двухкоординатным самописцем типа ПДПА.

Зависимость, полученная предложенным способом, дает информацию о механизме восстановления меди, о стадийности процесса и об образовании поверхностной пленки при определенных условиях, а также дает возможность судить о процессах, сопутствующих электродной peaKiuni. Точки перегиба

55

и изломы кривой, изображенной на фиг.З, соответствуют началу электродных стадий электровосстановления

7. ЧCu И воды, а также указывают момент образования и снятия поверхностной пленки в течение электролиза водного раствора CuBr. Так, электро

ный процесс Начинается реакцией вос t - становления Си до Си согласно

уравнению Си + и сопровождается выделением теплоты.

Поскольку произведение растворимости CuBr мало (pKg(CuBr) 8,2), при достижении Си ионов концентрации произведения растворимости образуется твердая фаза CuBr. Так как ионы Си образуются на электроде, они здесь же связываются ионами Вг в нерастворимую поверхностную пленку CuBr. Этот момент фиксируется на кривой (точка перегиба). Более резкое повьппение температуры объясняется ухудшением теплоотвода от электрода, обусловленное этой пленкой.

Следующий перегиб на кривой, соответствующий началу резкого охлаждения в предэлектродной зоне, отвечает стадии восстановления меди до металлической меди и указывает на снятие

поверхностной пленки путем ее электровосстановления, согласно уравнению CuBr + с -.Cu°+ Вг,

Минимум на кривой отвечает началу

электровосстановления воды,

-t- 2е-- 201Г, выделением тепла.

2 Н,0

сопровождающегося

IQ Формула изобрет.ения

Устройство для определения температурных эффектов на границе электрод-раствор, содержащее рабочий и опорный датчики температуры, подключенные к регистратору и помещенные в электролитическую ячейку с электродами, подключенными к источнику поляризующего тока, отличающее20

информативности при исследовании электродных процессов, протекающих в динамических режимах электролиза, в нем рабочий и опорный датчики температуры выполнены в виде керамических конденсаторов, причем одна из обкладок рабочего датчика температуры, выполненной сменной из металлической фольги, является электродом электролитической ячейки.

Изобретение может быть использовано для изучения энергетики и механизма электродных процессов при научных исследованиях. Цель изобретения - повышение информативности при исследовании электродных процессов, протекающих в динамических режимах электролиза. В электролитическую ячейку 1 помещен рабочий датчик 2температуры, выполненньп в виде керамического конденсатора. Одна из обкладок 3 сменная, изготовлена из металлической фольги, находится в контакте с раствором электролита, служит рабочим электродом ячейки и вместе с электродом 4 подключена к источнику 5 поляризующего тока. Температурные изменения в процессе электролиза определяются относительно температуры раствора, измеряемой датчиком 6 температуры, который включен в схему 7 преобразования выходного параметра в регистрируемый сигнал. 3ил. с S (Л Вы ход на : регистрацию СО N 00 05 05 О5 иг.1

0,

0,3 0.2

V

о

-0, .

0,1

Фиг. J

Составитель Ю.Клецко Редактор Е.Копча Техред М.Ходанич Корректор В.Гнрняк

Заказ 5180/40 Тираж 775Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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