Устройство для электрохимическихизМЕРЕНий HA жидКиХ МЕТАллАХ Советский патент 1981 года по МПК G01N27/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ НА ЖВДКИХ МЕТАЛЛАХ 3 не позволяет излучать кинетику элек тродных процессов. Цель изобретения - расширение фу циона/тьных возможностей устройства. Цель достигается тем, что устрой ство для электрохимических измерени на жидких металлах, вьшолненное из и-образной трубки с перегородкой, имекщей в центре капиллярное отверстие, разделяющей объем ячейки на два отсека, в которых расположены жидкие измерительные электроды,перекрывающие капиллярное отверстие, при чем отношение толщиныПерегородки к диаметру капиллярного отверстия на( ходится в пределах 1,0 0,2, где 1 толвщна перегородки, d-диаметр капиллярного отверстия содержит снабженньй токоотводом допол 1штельный жидкий электрод, помещ ный в канал расположеннЕ в перегородке перпендикулярно каналу капиллярного отверстия и соединенный с ним. На чертеже показано устройство, обпдай вид.. Устройство содержит стеклянн гао ячейку I, в которой расположены два жидких эл€ястрода 2 с платиновыми токоотводами 3, разделенные перегрродксжй 4 (толщиной 0,05 см), имекнцей кагашяярное отверстие 5 (диаметром 0,026 см ). В стенке перегородки И1«е ется швдкий кашшлярныйизмерительнь электрод 6 с ТОКООТВОДОМ 7, располо жеввый в канале перпендикулярно кана лу капиллярного отверстия, приЯем рабочая поверхность электрода находится на уровне поверхности капилляр ного отверстия 5, т.е. каналы соединены. С целые исключения влияния рабочего электрода на геометрию капиллярного отверстия, диаметр его (20 мк) не менее, чём на порядок меньше диаметра капиллярного отверстия. Электротехническая измерительная схема из цотенциостата 8 с самописдем 9 к нему и двух вольтметров 10 и М, входы которых подключены к самописцам 12 и 13. При подготовке устройства для электрохимических измерений капиллярное отверстие 5 заполняется исследуемымэлек тролитом, затем в отсеки ячейки помещается металлическая ртуть 2, которая перекры вает капиллярное отверстие с электро литом, образуя ртутно-капиллярнзт микррячейку. Жидкий капиллярный элек трод 6 формируется (электрохимически 05 путем катодного нанесения металлической ртути на платиновый токоотвод 7, при этом в качестве анода используется один или оба рабочих электрода 2« Измерения проводятся следующим образом. С помощью потенциостата 8 на рабочие электроды 2 накладывается развертка потенциала (напряжение) со скоростью 0,5 в/ч. С помощью самописца 13 регистрируется значение рабочего тока, протекающего через устройство между электродами 2. С помощью вольтметров 10 и 11 и самописцев I2 и 13 регистрируется соответственно катодное и анодное перенапряжение ртутных рабочих электродов 2 относительно равновесного неполяризуемого ртутного электрода 6 в том же растворе... Таким образом, с помощью трех самописцев синхронно записывается з начение тока, протекающего через микроячейку, анодного и катодного перенапряжения рабочих электродов 2 в зависимости от величины прикладываемого напряжения к ячейке. Устройство позволяет разделять прилагаемое напряже- ние ячейки на его составляющие, оце- нивать полную картину распределения напряжения в ячейке, характер полученных, анодных и катодных поляри- ; зационных характеристик, позволяет судить о кинетике электродных процессов и механизме переноса ртути в микроячейке. При использовании электролита ртути состава 1н HgJj 5нК7 приблизительно 20-30% -прилагаемого; . напряжения приходится (падает)на катодный процесс разряда, ионов ртути, остальное - на процесс ионизации ртути (80-70%). При высоких токах (выше 300 мкА). наступает явление пассивации анода ввиду выпадения на его поверхности нерастворимой пленки ри этом напряжение растет, а величина тока остается постоянной, так как скорость переноса ртути опрееляется скоростью химического растворения пленки. Всеприлагаемое напряение падает на аноде. Результаты таих исследований позволяют разрабатыать оптимальные конструкции и сосавы электролитов для ртутных капилярных электрохимических преобразоваелей, а также представляют собой теоретичёбкий интерес.Известное устойство не позволяет разделять прилааемое напряжение на его составляющие, оэтому его функции ограничены изме- ,

рением электропроводности и обычных вольтамперных кривых.

Таким образом, введение дополнительного жидкого капиллярного электрода сравнения в измерительную часть ячейки расширяет функциональные возможности устройства. Кроме измерения электропроводности и снятия вольтамперных кривых (напр$щение на ячейкеток) устройство позволяет измерять ,

: анодные и катодные поляризациЬинь1е характеристики, нёобходиьйш при изучений и разработке электролитов для преобразователей молекулярной электройикй, а также кинетики электродных сов жидких :металлов и амальгам. Этим расширяется объем электррхи14иче скйх исследований на жидких металлах. Кроме поляризационных характеристик-устройство позволяет проводить имйедансные и потенциодинамические исследовайия анодных и катодных процессов, протекающих на жидких металлах. Ячейкав отличие от известньВс, примейяе1 &1х для электрохимических йзмерейий на жидких металлах {вращающаяся капля, дисковый вращающийся электрод и.Др.) имеет следзпющие преимущества:

1.Обеспечивает строго постоянное значение площади поверхности иссл.еду.емой поверхности ртутных электроДой и расстояния между ними, которое Может

быть предельно малым, что важно при исследовании кинетики быстрых электрохимических реакций (практически исг ключается падение напряжения на сопротивлении электролита).

2. Обеспечивает более высокую скорость перемешивания электролита за счет та«генщ1аль-ных движений поверхностных слоев ртути, что обеспечивает йЬлучейие высоких плотностей тока, : :;V , , ;.....

Формула изобретения

Устройство для электрохимических имерений на жидких металлах по авт. ев . №748217, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функ1ЩОНЙЛБНЫХ возможностей устройства, оно содержит снабженный токоотводом дополнитель ШЙ жзадкий электрод, пом енный н канал расположенный в перегородке перпендикулярно каналу капиллярного отверстия и соединенный с йим.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР №748217, кл. G 01 N 27/02, 1978 (прототип).