Способ электрохимической активации электродов преобразователей Советский патент 1982 года по МПК H01G9/22 

(5) СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИИ ЭЛЕКТРОДОВ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ Изобретение относится к приборо-, строению, в частности к восстановлению и стабилизации эксплуатационных характеристик преобразователей молекулярной электроники, в которых используется обратимая иод-иодидная окислительно-восстановительная система с платиновыми электродами, например, диффузионных -преобразователе предназначенных для регистрации меха нических воздействий (скорость, уско рение, смещение почвы, перепад атмос ферного давления и др.). Известен способ анодной активации платинового электрода в растворе серной кислоты 1, Недостатком данного способа является необходимость разборки преобразователя и замены иод-иодидно | сис темы на раствор серной кислоты. Известен способ электрохимической активации электродов путем электрохимического нанесения на поверхность электрода активного слоя и последующего его снятия током обратной полярности. Процесс осаждения и снятия повторяют до получения стабипь1юй активности электродов t23. Недостатком этого способа является неприменимость его для осуществления эффективной очистки поверхности электрода от поверхностно-активных примесей, так как потенциая электрода, который определяет окисление (восстановление) и дес н б1|«ш примесей с поверхности длектрода, в процессе электрохимического осаИ1 дения и снятия активного вещества остается не контролирующим и не достигает эффективного значения П(т стационарно-диффузнонных Токах, которые используются в данном способе. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ электрохимической активации, заключающийся в циклической обработке рабочего электрода катодно-анодным током с непрерывным 3 9 контролем потенциала активации и пе риодическим контролем чувствительно ти, причем цикл повторяют до получе ния стабильной чувствительности пре образователя Г 33. Недостатком известного способа является длительность процесса акти вации из-за недостаточно высоких ра бочих токов активации и кратковреме ного пребывания электрода при потен циале окисления (восстановления и десорбции примесей в каждом цикле (в конце цикла на доли секунд), при чем в анодном цикле активации потенциал, электрода не достигает высокого значения, так как концентрация CKI . Целью изобретения является интен сификация процесса активации электро дов преобразователей. Указанная цель достигается тем, что на рабочий электрод подают напряжение, равное предельно допустимому катодному потенциалу, на время 3-5 с, затем на электрод подают напряжение, равное предельно допустимому анодному потенциалу на такой же период времени, при этом в процессе активации преобразователь подвергают механическим воздействиям. На фиг. 1 показана зависимость тока активации от времени при нало жении на электрод предельно допустимого значения катодного 0,3 В (кривая 1) и анодного 1,0В (кривая 2) потенциала; на фиг. 2 - катодная (кривая 1) и анодная (кривая 2J поляризационные характеристики активируемого электрода преобразователя в иодидном электролите состава 0,1 н In + Ц,0 н KI; на фиг. 3 приведена электрическая схема включения преобразователя, позволяющая реализовать предлагаемый способ активации. Схема включает потенциостат, регистратор выходного сигнала, вольтметра и диффузионного датчика. Диффузионный датчик состоит из корпуса 1, ограниченного с торцовых сторон мембранами 2, выполненного из инертного .к электролиту материала (например, фторопласта или пентона), разделенного на два отсека перегородкой, содержащей узкий канал 3, в котором располагается преобразователь потока в электрический сигнал, состоящий из четырех электродов двух анодов (противоэлектродов)1и двух катодов (рабочих электородов) 5 Внутренняя полость преобразователя заполнена электролитом 6, образующим совместно с электродами преобразователя обратимую окислительновосстановительную систему. Рабочие электроды 5,подвергающиеся активации, подключаются к клемме потенциостата рабочий электрод, а один из противоэлектродов 2 - к клемме вспомогательный электрод. В качестве электрода сравнения используют второй неполяризуемый электрод k, который подключается к клемме потенциостата электрод сравнения. Значение потенциалов активации устанавливается потенциометрами U-j и U, расположенными на блоке 7 эталонных напряжений. Контроль потенциала на рабочем электроде осуществляется вольтметром. Значение тока активации контролируется самописцем, подключенным к клемме потенциостата регистратор . В момент наложения потенциала ток активации скачкообразно возрастает, а затем уменьшается (фиг. 1). Ток в максимуме в 20-25 раз превышает ток активации, который используется в известном способе. Для получения более высоких токов активации преобразователь в процессе активации подвергают возмущению (механическим воздействиям, например, ускорению, вибрации и др.), в результате которого активируемый электрод омывается потоком рабочего электролита, что ускоряет подвод к электроду электровосстанавливающихся II (при катодной активации) и электроокисляющихся Г (при анодной активации) частиц и отвод продуктов реакции. Через 3-5 с ток активации уменьшается на 80-90, приближаясь к стационарному значению (площадка предельного тока), которое сравнимо с током активации в известном способе. Поэтому активацию (анодную или катодную) заканчивают, когда ток упает до стационарного значения. Время спада тока определяет продолжительность катодной (анодной) активации. Пример. 1. Диффузионный пребразователь подключает к потенциостату как трехэлектродную электроимическую ячейку: рабочий электрод реобразователя к клемме рабочий лектрод, противоэлектрод - к клеме вспомогательный электрод и второй противоэлектрод - клемме электрод сравнения (фиг. 3J.

2. Преобразователь с помощью специального устройства подвергают возмущению (ускорению, вибрации), при котором через канал рабочего электрода протекает поток электролита с объемным расходом -

. 3. Снимают катодную и анодную поляризационные характеристики рабочег электрода относительно равновесно-го неполяризуемого (второго) противоэлектрода (фиг. 2J, по которым определяют максимально допустимое значение катодного (-0,9 В) и анодного (1,0 В) потенциалов, соответствующих резкому возрастанию тока на поляризационных кривых, обусловленному началу разложения электролита и выделению газов; водорода при катодной поляризации и кислорода при анодной. k. Снимают зависимость тока активации от времени (фиг. 1) при наложении на электрод постоянного предельно допустимого значения катодного -0,9 В (кривая 1J и анодного 1,0 8 (кривая 2) потенциала и определяют продолжительность катодной ( сц 3 с и анодной CLQ k с) активации, где t - время, за которое ток активации уменьшается с момента наложения потенциала приблизительно на 90 приближаясь к стационарному значению (площадка предельного тока),

5.Устанавливают на локе эталонных напряжений 7 потенциалы активации: на первом источнике эталонного напряжения U значение - 0,9 В,, а

на втором и значение +1,0 В.

6.Устанавливают тумблер в положение U.,, что соответствует значению потенциала на рабочем электроде -0,9 В.

7.Через 3 с переключатель Ui-U2 переводят в положение UQ, что сеютветствует потенциалу на рабочем электроде +1,0В, и выдерживают элекрод при данном потенциале 4 с.

8.Указанный цикл анодно-катодной активации повторяют 4-5 раз, после чего проводят контроль чувствительности электродов преобразователя. С этой целью на рабочий электрод подаю потенциал - Э,5 В и подвергают преобразователь калиброванному возмущению во всем рабочем диапазоне и с помощью регистратора тока КСП - U измеряют реакцию датчика (в виде измерения диффузионного тока ) на это

возмущение. Чувствительность датчика определяется как отношение изменения величины тока к величине калибровочного возмущения.

9. Процесс активации с последующим контролем чувствительности преобразователя повторяют до получения максимальной чувствительности, которая не изменяется при дальнейшем циклировании потенциала (тока) активации.

Интенсификация процесса активации заключается в уменьшении времени активации (количества циклов) и достигается за счет следующих факторов:

более высоких токов активации, при которых большое количество активных центров принимает участие в элекрохимической реакции разряда-ионизации иода;

более длительного нахождения электрода при потенциале активации за счет поддержания постоянного значения потенциала в течение всего периода катодной или анодной активации

за счёт создания потока рабочего электролита в измерительном канале, который способствует повышению токов активации и эффективному удалению из канала десорбированных с поверхности электрода продуктов окисления (восстановления) примесей поверхностно-активных веществ.

Изобретение позволяет сократить продолжительность полной активации в kO-SO раз, при этом не требуется выключение датчиков из измерительной системы, что приводит к экономии рабочего времени.

Формула изобретения

Способ электрохимической активации электродов преобразователей, заключающийся в циклической обработке рабочего электрюда катодно-анодным током с непрерывным контролем потенциала активации и периодическим контролем чувствительности, причем цикл повторяют до получения стабильной чувствительности преобразователя, о ли чающийся тем, что, с целью интенсификации процесса активации, на рабочий электрод подают напряжение, равное предельно допустимому катодному потенциалу, на время 3-5 с, затем на электрод подают напряжение, равное предельно допустимому анодному потенциалу на такой же период времени, при этом в процессе активации преобразователь подвергают механическим воздействиям.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Дамаскин Б.Б и др. Введение в электрохимическую кинетику. М., Высшая школа, 1975 с. 361.

9837808

2. Авторское свидетельство СССР № 508812, кл. Н 01 G 9/22, 197.

3. Авторское свидетельство СССР пр. заявке. IP .97б, кл. Н 01 , 29.01.81 (прототип).

Фиг.1