Высокочастотная электрохимическая ячейка Советский патент 1992 года по МПК G01N27/28 

Изобретение относится к электроаналитическому приборостроению и предназначено для изучения природы электродных процессов импеданс-вольтамперными методами и является усовершенствованием изобретения по авт.св. № 1603276.

Известная электрохимическя ячейка содержит сосуд, в котором закреплен электро- проводящий стакг.н, внутри которого расположена изолированно от него электрическая измерительная цепь, магнитный экран, внутри которого расположена намотанная на кольцевом магнитопроводе катушка, экран снабжен внешней и внутренней осевыми полостями, через которые пропущен первый коне, рабочего электрода, электрически соединенный с экраном посредством зажимного контакта, расположенного во внешней осевой полости экрана, измерительная цепь соединена

своим потенциальным входом с электропроводящим стаканом, общей точкой - с магнитным экраном, а токовым входом - с катушкой, второй конец рабочего электрода помещен в электроизоляционный контейнер, имеющий в донной части капилляр, контейнер опирается на электропроводящую крышку, закрепленную на наружной поврехности электропроводящего стакана и имеющей в донной части осевое отверстие, коаксиально которому на поверхности крышки укреплен вспомогательный электрод.

Однако эта ячейка вследствие шунтирования искомого импеданса границы монокристаллический электрод - электролит паразитными распределенными емкостями между вспомогательным и рабочим электродами, а также между электропроводящей крышкой и рабочим электродом обеспечи00

о

ю

вает недостаточно высокую точность измерений в области высоких частот выше одного МГц и недостаточно высокое значение измеряемых импедансов (не более 10 Ом).

Целью изобретения является повыше- ние точности и информативности измерений за счет расширения рабочего диапазона частот.

Цель достигается тем, что электрохимическая ячейка снабжена трехслойным кон- тейнером с электропроводящим слоем, расположенным между двумя слоями диэлектрика, а электропроводящий слой контейнера электрически соединен с наружной стенкой магнитного экрана.

Такое конструктивное решение обеспечивает исключение влияния на измеряемый импеданс границы рабочий электрод - электролит распределенных паразитных емко- стей между рабочим и вспомогательным электродами, а также между рабочим электродом и электропроводящей крышкой. В следствие этого возрастает точность измерений, расширяется более чем в три раза диапазон рабочих частот и возрастает на порядок диапазон измеряемых импедансов.

На фиг.1 изображена высокочастотная электрохимическая ячейка, общий вид; на фиг.2 - место электрического контакта элек- тропроводящгео слоя с наружной стенкой магнитного экрана; на фиг.З - эквивалентная схема ячейки для переменного тока и пример ее включения при измерении импеданса рабочего электрода.

Высокочастотная электрохимическая ячейка содержит сосуд с электролитом 1, в который погружен вспомогательный электрод, рабочий электродЗ, трехслойный контейнер 4 с электропроводящим слоем 5 и капилляром 6 в его донной части, электропроводящий стакан 7, измерительную цепь 8, магнитный экран 9, содержащий внутреннюю 10 и внешнюю 11 сообщающиеся осевые полости и внутреннюю кольцевую полость 12, расположенную коаксиально к осевой полости 10, зажимной контакт 13, крышку 14, магнитопровод 15 с обмоткой 16,кабель 17 связи.

Электропроводящий слой 5 контейнера 4 (фиг.2) поджат к торцу наружной стенки магнитного экрана 9 крышкой 14, закрепленной на наружной поверхности электропроводящего стакана 7.

Пример использования ячейки для из- морения импеданса между ее рабочим и вспомогательным электродами приведен на фиг.З. Гармоническое высокочастотное напряжение Uc( Ok) с частотой at источника

18 высокочастотных гармонических колебаний через кабель 17 связи, электропроводящие стакан 7 и крышку 14 прикладывается между вспомогательным 2 и рабочим 3 электродами ячейки. Последний из них через зажимной контакт 13 и магнитный экран 9 соединен с общим проводом источника 18 и измерительной цепи 8, содержащей измерительные преобразователи 19 и 20, преобразующие соответственно высокочастотные напряжение Uz( шс)иток lz(wc) в низкочастотные сигналы Uz( S и Ui( Q с частотой Q coc - Ur const. По выходным сигналам Uz( О) и Ui( Q измерительной цепи 8, например, с помощью двухкомпонентно- гофазочувствительногологометра, отсчитывают значения компонентов импеданса Z и ( Шс ) между рабочим и вспомогательным электродами ячейки.

Вследствие выполнения контейнера 4 с внутренним электропроводящим слоем 5, электрически соединенным с магнитным экраном 9 паразитные распределенные емкости (фиг.З) между рабочим и вспомогательным электродом, а также между рабочим электродом и электропроводящей крышкой 14 разделяются на две группы - емкости Са.5 и CHS соответственно между вспомогательным электродом 2, крышкой 14 и электропроводящим слоем 5; и емкость Cs.3 между электропроводящим слоем 5 и рабочим электродом 3. Электропроводящий слой 5 и рабочий электрод 3 находятся под одинаковым потенциалом (для переменной составляющей он равен нулю), поэтому высокочастотная составляющая тока от источника 18 через паразитную емкость Сб.з не протекает. В то же время токи, протекающие через паразитные распределенные емкости С 2,5 и CHS, не протекают через рабочий электрод и, следовательно, не вносят искажений в истинное значение z( Шс} тока рабочего электрода.

В сравнении с известной предлагаемая высокочастотная электрохимическая ячейка позволяет повысить в три раза точность измерений и расширить в три раза диапазон рабочих частот и на порядок диапазон измеряемых импедансов.

Формула изобретения

Высокочастотная электрохимическая ячейка по авт. св. № 1603276, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности и информативности измерений за счет расширения рабочего диапазона частот, контейнер ячейки выполнен трехслойным с внутренним электропроводящим слоем, соединенным с наружной стенкой магнитного экрана.

6

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть исполь- совано преимущественно для изучения свойств электрохимических систем по результатам измерения импеданса (комплексного сопротивления) этих систем в широком диапазоне частот. С целью повышения точности и информативности измерений за счет расширения рабочего диапазона частот, ячейка снабжена трехслойным контейнером с внутренним электропроводящим слоем. Донная часть контейнера, в которой расположен капилляр, а также слои, примыкающие к электропроводящему слою контейнера, выполнен из электроизолирующего материала, электропроводящий слой контейнера электрически соединен с магнитным экраном путем поджатия электропроводного слоя фланца к торцу наружной стенки магнитного экрана. 3 ил. (Л С

cd

/l

l 608liL

1 гщ

8

Фиг.5

Ur far)

Uz (si)

их (а)