Электрохимическая ячейка для потенциостатического электролиза металлов Советский патент 1975 года по МПК C22D3/02 

1

Изобретение относится к области электролиза расплавленных солевых сред.

Известна электрохимическая ячейка для нотенциостатического электролиза металлов, например циркония, состоящая из анода, катода, разделительной диафрагмы, электрода сравнения и контрольного электрода с нижней незачехленной изолятором частью. Однако ячейка контролирует окислительно-восстановительный потенциал в объеме водного электролита и -по своим конструктивным особенностям не может быть использована для потенциостатического электролиза металлов в раснлавлбнных средах с контролем содержания потенциалопределяющего иона в солевом расплаве.

Цель изобретения - проведение электролиза в расплавленных средах и новышение эффективности контроля потенциала в объеме расплава, содержаодего смесь ионов металлов, близких по своим электрохимическим свойствам. Для этого ячейка снабжена индифферентной ПО отношению к расплаву калсулой для размещения в ней электрода сравнения, выполненной с полупроницаемой диафрагмой, а контрольный электрод выполнен из металла, одноименные ионы которого в расплаве являются наиболее электроположительными, .причем, незачехленная изолятором нижняя часть контрольного электрода

расположена непосредственио у диафрагмы электрода сравнения.

На чертеже схематически изображена электрохимическая ячейка для потенциостатического электролиза расплавов.

Ячейка включает капсулу 1 электрода сра1внения 2, чехол термопары 3, токоподвод 4 к жидкому катоду, анод 5, капсулу 6 анода, крыщку 7 и корпус 8 ячейки, рабочую емкость 9, разделительную диафрагму 10, катодный тигель 11, катод 12, изоляторы 13 и 14, контрольный электрод 15 и диафрагму 16 электрода сравнения.

Работа с ячейкой состоит в следующей очередности операций.

Расположение электродов фиксируют с помощью крышки 7. Рабочую емкость 9, а также капсулы 6 и 1 анода и электрода сравнения заполняют твердым электролитом. Конструкцию в сборке вставляют в печь и вакуЗмируют до полного расплавления электролита, после чего свободный объем ее заполняют инертным газом. Температуру контролируют по показаниям термопары 3. В л :идкий электролит погружают анод 5, катод 12 и электрод сравнения 2. Анод и катод ячейки подключают к силовой цепи потенциостата, а рабочий электрод и электрод сравнения - к управляющей. Потенциал контрольного электрода 15, измеренный относительно электрода сравнения, компенсируют напряжением с узла сравнения лотенциостата и устанавливают величину фонового тока в силовой цепи. Затем задают напряжение, отвечающее равновесному лотенциалу контрольного электрода при требуемой (отличной от начальной) концентрации потенциалопределяющего иона в электролите. По мере изменения содержания интересующего иона в расплаве потенциал контрольного электрода териближается к заданному наяряжению. Процесс прекращают, когда их разница становится близкой к .нулю, а ток в силовой цепи - разным фоновому.

Примеиение иидифферентной по отношению :к расплаву капсулы электрода сравнения упрощает конструкцию ячейки за счет удаления лромежуточиой защитной диафрагмы. Изготовление контрольного электрода из металла, одноименные ионы которого в расплаве являются наиболее электроположительными, позволяет при выборе величины напряжения, подаваемого на вход потенциостата, ориентироваться на известные значения равновесных потенциалов, обеспечивает максимальную эффективность контроля потенциала в объеме расплава, содержащего смесь ионов металлов, близких по своим электрохимическим свойствам, и, как следствие этого, создает оптимальные условия для селективного удаления из расплава или накопления в нем иитересующего компонента. Сведение к минимуму расстояния между электродами, включенными в цепь управления потенциостата, за счет подведения незачехлеяной изолятором рабочей части контрольного электрода к диафрагме электрода сравнения снижает падение напряжения в расплаве и исключает эффект экранирования.

Предмет изобретения

Электрохимическая ячейка для потенциостатического электролиза металлов, например циркония, состоящая из анода, катода, разделительной диафрагмы, электрода сравнения и контрольного электрода с нижней незачехленной изолятором частью, о т личающаяся тем, что, с ц-елью возможности проведения электролиза в расплавленных средах и повышения эффективности контроля потенциала в объеме расплава, содержащего смесь ионов металлов, близких но своим электрохимическим свойствам, ячейка снабжена индифферентцой по отношению к расплаву капсулой для размещения в ней электрода сравнения, вынолнениой с полупроницаемой диафрагмой, а контрольный электрод выполнен из металла, одноименные ионы которого в расплаве являются наиболее электроположительиыми, причем, незачехленная изолятором НИЖ1НЯЯ часть контрольного электрода расположена непосредственно у диафрагмы капсулы электрода сравнения.

5v

6,

3 15

Воздух

0 //.

Х,.,хС Х/ХХХХХхУу1Ху ХХХ хГ/х

/

fZ