(54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИИ ЭЛЕКТРОДОВ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ Изобретете относится к приборостроенЯ в, в частности к восстановленню и стабилизации эксплуатационных характеристик преобразователей молекулярной электроники, в которых используется обратимая иодиодидная окислительно-восстановительная система с платиновыми электродами, например, диффузионных преобразователей, предназначенных для регистрации механических воздействий (скорость, ускорение, смещение почвы, перепад атмосферного давления и др.). Известен способ активадаи платияевото электрода обработкой раствором хромовой смеси или механической очисткой поверхности порошком SiOj с последующим прокаливанием электрода в атмосфере водорода. Если требуется высокоразвитая поверхность с высокой каталитической активностью, то платиновый электрод подвергается платинированию 1} Недостатком известного способа является необходимость разборки преобразователя. Наиболее близким к предлагаемому по технической c mHocTH и достигаемому результату является способ электрохимической активацни элсктродсж преобразователей путем эл«строхимнческого нанесения на поверхность электрода (анодным током) активного слоя и последующего его снятия катодным током. Процесс осаждений и снятия повторяют до получе1в1я стабильной активности электрода, а затем наносят заданное количество электроактивного вещества 12. Недостатком aforo способа является неспособность его осуществить эффективную о дастку пбверхности электрода от поверхностно-актйвних примесей, так как потенцнал электрода (который и определяет десорбцию При,чксей с поверхности электрода) в процессе эяек рох11ми« ского осаждения и снятия актквтюго вещества остается неконтролируемым. В способе для активации электрода ис1юльзуются стащюнарно-днффузионные токи, которые меныйе предельно диффузионного и не способны сдвигать потенциал электрода от paeiTOBecHoro значения к предельно допустимым, при которых осуществляется окисление (восстановление) примесей посторонних веществ и десорбция их с поверхности элект390рода. Известный способ не применим лля обратимых окислительно-восстановительных систем, имеющих высокие токи обмена, которые используются в диффузионных преобразователях механических сигналов. Цель изобретегтя - стабилизация чувствительности и увеличение .срока службы преобразователей, использующих обратимую окислительно-восстановительную систему с платиновыми электродами. Указанная цель достигается тем что катодную активацию проводят, пропуская через преобразователь тока, величиной в 1,5-2 раза превышающий величину стационарного предельного диффузионного тока преобразователя, причем катодную активацию заканчивают при достижении перенапряжения на электроде предельно допустимого значения, после чего проводят анодную активацию анодным током той же величины и в течение такого же периода времени, при этом указанный цикл повторяют до получе шя стабильной чувствительности преобразователя. Известно, что в процессе эксплуатации чувствительность диффузионных датчиков уменьшается со временем. Так, например, за 1-1,5 года непрерьВвной работы чувствительность их падает в 2-2,5 раза. Это обусловлено загрязнением и отравлением поверхности измерительного канала рабочего электрода посторонними поверхностно-активными веществами, например, органическими, а также ионами иода, которые со времейем прочно (химически) 4:вязьшаются с наиболее активными центрами поверхности (крисгаллической решетки) платинового электрода и могут быть удалены с поверхности только при высоких отрицатель ных потенциалах (зарядах) поверхности электрода. Предлагаемый способ позволяет восстанавливать 1Еувствительносгь преобразователей, не прибегая к их разборке, т.е. в процессе эксплуатации, что позволяет прод1шть срок службы преобразователей (в условиях их непрерывной работы), а главное, поддерживать чувствительность датчиков в течение всего срока эксплуатации на предельном высоком уровне. Сущность предлагаемого заключается в циклической обработке рабочего электрода преобразователя импульсами катодного, затем анодного тока максимально допустимой плотности при непрерьтном контроле потенциала электрода, который не должен превышать пре дельно допустимого значения, например 0,9 В (при потенциалах выше 0,9 В происходит разложение электролита). При этом время обработки электрода импульсом тока долж1ю быт достаточным для обеспечения анодного процесса окисления (или катодного процесса восстановления) примесей и десорбции продуктов окисления (восстановления) с поверхности электрода в объем электролита. Чем выше плотность тока импульса, тем меньше время его протекания (переходное время), за которое потенциал рабочего электрода (относительно неполяризованного платинового иодиодидного электрода в том же растворе) достигнет предельно допустимого значения 0,9 В. Таким образом, плотность тока активирующего импульса ограничена временем его воздействия и критическим значением потенциала, превышение которого приводит к разложению электролита и выходу прибора из строя. Исследования показали, что для эффективного протекания процессов йодного окисления и катодного восстановления посторонних веществ с последующей их десорбцией с поверхности электрода требуется время порядка 60-180 с, которому соответствует плотность тока активирующего импульса (1-3) . При меньшей плотности тока импульса способ оказывается неэффективным, так как недостаточное количество активных центров на платине участвует в электрохимической реакции разряда - ио1шзации иода (способствующий окислению органических веществ), а прочно связанные ионы иода не десорбнруются с поверхности электрода прл катодной активации. Плотность тока оказывается в 1,5-2 раза больше предельного стационарнодиффузионного тока преобразователя (ток в отсутствии внешнего механического воздействия). Активация электрода в предлагаемом осуществляется в нестационарных условиях, а активирующий импульс относится к миграционно-диффузионному току, обусловленному смешанной кинетической (диффузионной и электрохимической). Время протекания анодного процесса должно быть равно времени протекания катодного, так как скорости окисления и восстановления, а также процессы десорбции продуктов реакций приб1газительно равиы. На чертеже приведена схема устройства, реализующего предлагаемый способ активации. Устройство состоит из потенциостата П-5848, регистратора выходного сигнала (тока) , вольтметра и диффузионного датчика. Диффузионный датчик состоит из корпуса 1, ограниченного с торцовых сторон мембранами 2 и выполненного из инертного к электролиту материала (например, фторопласта или пентоиа), разделенного на два отсека перегородкой, содержащей узкт) канал 3, в котором располагается преобразователь потока в электрический сигнал, состоящий из четырех электродов и двух анодов (противоэлектродов) 4 и двух катодоп (Х1бочих электродов 5, и заполненного электр0 гитом 6, образующим совместно с электродами преобразователя обратимую окислительно-восстанойитель}{ую систему. Рабочие элсктрслчы 5, подвергающиеся активации, подключаются к клемме рабочего электрода потеидиостата, а один из противоэлектродов 4 - к клемме всгюмогателыгого электрода. В качестве электрода сра нения используется второй неполяризуемый противоэлектрод 4 (имеющий равновесный окислительно-восстановительный потенциал 500 мВ, относительно нормального водородного электрода), который подключается к клемме потеициостата Электрод сравнения. Контроль потенциала на рабочем электроде датчика в процессе активации осуществляется вольтметром. Величина диффузионного тока активации контролируется прибором КСП-4, подключенным к клеммам потенциостата Регистратор. Направление тока активации (анод ная или катодная) изменяется тумблером 7. Пример. Диффузионный преобразователь подключают к потенциостату, рабЬчий электрод датчика к клемме Рабочий электро противоэлектрод - к клемме Вспомогательный электрод и неполяризуемый (второй) противоэлектрод к клемпе Электрод срав нения. С помощью резисторов на блоке усиления (БУ) потенциостата устанавливают требуел{ую величину тока активации, например, превышающую величину стационарного предельного диффузионного тока датчика в 1,5-2 раза, и отрицательное значение потенциала на Рабочем электроде. Переключатель Род работы ставят в по ложение Ячейка включена, Ток (гальва.ностатический режим), в результате через датчик пропускают ток активации плотностью 2-10 А/М, при котором рабочий электрод подвергается катодной активации (поляризации) , а противоэлектрод - анодной. В процессе катодной активации рабочего электрода с помощью вольтметра контролируют изменение катодного потенциала на электроде (подвергающегося активации). При достижении на рабочем электроде потенциала 0,9 В переключением тумблера 7 на блоке потенциостата Регистратор изменяют направление протекагася тока активации на противоположное и таким образом подвергают рабочий электрод анодной активации (поляризации) током той же плотности 2-10 А/М н а течение того же промежут- ; ка времени, за которой осущест ляется катодная активация 1 -3 мин (т.е. время, за Ktvfopoe катодный потенциал рабочего электро.ча в период катодной активации достиг критического з 1ачения О, Б). После проведения 3-5 циклов аноднокатодной активации проводят контроль чувствительности электродов преобразователя. С этой целью переключатель Род работы на ЬУ потенциостата переводят в положение Напряжение (поюнциостатический режим) и Ячейка включена, на рабочий электрод подают напряжение 0,5 В, при котором через датчик протекает предельный стационарный диффузионный ток, и подвергают датчик калиброванному возмущению. С помощью регистратора тока КСП-4 измеряют реакцию датчика Эввиде Изменения диффузионного тока на это возмущение. Чувствительность датчика, определяют как отнощение приращения (изменения) величины предельного диффузионною тока датчика к величине калибровочного возмущения (например, к величине смещения центра мембраны датчика). Процесс активации с последующим контролем чувствительности преобразователя повторяют до получения максил4альной (исходной) чувствительности, которая не изменяется при дальней ием циклировании тока активации. Предлагаемый способ позволяет увеличить срок службы г |1собразователей при условии их непрерывной работы с 1 - 1,5 до 3-5 лег, iie прибегая в течение 3-5 лет к разборке датчиков. При этом в течение этого срока эксплуатации чувствительность датчиков поддерживается на первоначальном высоком уровне, для чего потребуется лишь периодическая (через каждый 5-8 месяцев непрерывной работы) анодно-катодная активация предлагаемым способом. Формула изобр.е тения Способ электрохимической активации электродов преобразователей путем циклической обработки катодно-аиодньЕМ током с периодическим контролем чувствительности, о тличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы преобразователей, катодную активацию проводят, пропуская через преобразователь ток, величиной в 1,52 раза цревыщающий величину стационарного предельного диффузионного тока преобразователя, причем катошгую активацию заканчивают при достижении перенапряжения на электроде предельно допустимого значения, после чего проводят анодную активацию анодным
током той же величины и в течение такого же пертода времени, пои этом указанный цикл повторяют до получения стабильной чувствительности преобразователя. Источники информации, при ;ятые во внимание при экспертизе
1.Левин А. И., Помосов А. М. Лабораторный практикум по теоретической электрохимии, М., Металлур -ия, 1979, с. 80.
2.Авторское свидетельство СССР № 508812, кл. Н О G 9/22, 1974 (прототип).
