Электрохимическая ячейка

 

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ЯЧЕЙКА, содержащая пару анод-катод и пару электрод сравнения - контрольный электрод, незачехленная изолятором нижняя часть которого расположена непосредственно у диафрагмы электрода сравнения, отличающаяся тем что, с целью повышения эффективности разделения компонентов электрохимической системы, содержащей жидкие фазы, путем динамического контроля состава этих фаз и последующей соответствующей коррекции электролиза, ячейка дополнительно снабжена электродом сравнения для контроля потенциала рабочего электрода, противоэлектродом контрольного электрода, выполненным в виде трубы из индифферентного токопроводящего материала, в которой размещены контрольный электi род и его электрод сравнения, а так же по количеству жидкометаллических (Л фаз - непроводящими капсулами, содержащими пару индикаторный электрод из нерастворимого в жидком металле проводника первого рода - противо - электрод из индифферентного материй-. ла и электрод сравнения для измерения потенциала индикаторного электрода. м 00 00

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

1! 9) (11) 01 А (51)4 C 25 Q 7 02.! О

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3733927/22-02 (22) 13.01.84 (46) 15.09.85. Бюл. У 34 (72) С.Л.Гольдштейн, Г.Б.Смирнов и А.Б.Корчагин (71) Уральский политехнический институт им. С.М.Кирова (53) 621.357.1(088.8) (56) Гольдштейн С.Л., Лебедев В.А. и др. Кинетика электроосаждения свинца из хлоридных -расплавоь в потенциостатических условиях. В сб. Исследования по электроосаждению и растворению металлов. М.: Наука, 1971, с. 851.

Авторское свидетельство СССР

В 479817, кл. С 25 С 7/02, 1975, (54)(57) ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ЯЧЕЙКА, содержащая пару анод-катод и пару электрод сравнения — контрольный электрод, незачехленная изолятором нижняя часть которого расположена непосредственно у диафрагмы электрода сравнения,отличающаяся тем,: что, с целью повьппения эффективности разделения компонентов электрохимической системы, содержащей жидкие фазы, путем динамического контроля состава этих фаз и последующей соответствующей коррекции электролиза, ячейка дополнительно снабжена электродом сравнения для контроля потенциала рабочего электрода, противоэлектродом контрольного электрода, выпол". пенным в виде трубы из индифферентного токопроводящего материала, в которой размещены контрольный электрод и его электрод сравнения, а также по количеству жидкометаллических фаз — непроводящими капсулами, содержащими пару индикаторный электрод из нерастворимого в жидком металле проводника гервого рода — противо— электрод из индифферентного материала и электрод сравнения для измерения потенциала индикаторного электрода.

1 1178

Изобретение относится к электролизу, а точнее к средствам контроля и управления процессами, протекающими в многокомпонентных электрохимических системах, содержащих одну или несколько жидких фаз.

Келью изобретения является повышение эффективности разделения компонентов электрохимической системы, содержащей жидкие Лазы,путем динамичес- 1и кого контроля состава этих фаз и последующей соответствующей коррекции электролиза.

На чертеже приведена конструкция предлагаемого устройства. 15

В корпус 1 на подвеске 2 помещен контейнер 3, содержащий фазы электролита 4 и жидкометаллических электродов 5, 6. Несущей частью остальных элементов является основная крышка 7,2О через которую выведены и токопоцводы

Я к жидкометаллическим электродам.

При необходимости внутреннее пространство эвакуируют и заполняют инертным газом. Противоэлектрод 9 контрольного электрода 10 выполнен из индифферентного токопроводящего материала в виде трубы, верхняя часть которой закрыта крышкой 11 из изолятора, фиксирующей контрольный 10 и

30 сравнения 12 электроды. В основной крышке 7 закреплены непроводящие капсулы 13 с крышками 14, несущими индикаторный электрод 15, противоэлектрод 16 и электрод 17 сравнения для измерения потенциала индикаторного электрода 15. К основной крышке 7 прикреплен электрод 18 сравнения рабочего электрода 5 и чехол термопары

19. Все электроды 12, 17 и 18 сравнения состоят из чехла с полупроницаемой диафрагмой, внутри которого помещен собственно электрод сравнения типовой конструкции, погруженный в электролит.

Введение электрода 18 сравнения

45 для контроля потенциала рабочего электрода 5 дает возможность реализовать обратную связь управления процессами на границе рабочий электрод

5 — электролит 4, например, в виде потенциостатирования рабочего электрода.

Введенный противоэлектрод 9 в совокупности с контрольным электродом у

10 и электродом 12 сравнения дает возможность контролировать содержание различных компонентов и их валентных

801 форм, например, методами катодной хроновольтамперометрии и хроноамперовольтметрии.

Непроводящие капсулы 13, погруженные открытым торцом в жидкометаллические электроды 5 или 6, выделяют часть поверхности соответствующего жидкого электрода. Расположение внутри капсулы 13 индикаторного электрода

15, помещенного неизолированным концом в жидкий металл, а также его противоэлектрода 16 и электрода 17 сравнения обеспечивает принципиальную возможность контроля состава жидкометаллической фазы, например, методами анодной хроновольтамперометрии либо хроноамперовольметрии. Капсула выполнена из непроводящего материала, чтобы обеспечить экранирование поме-. щенных в нее электродов, и предназначена для выделения определенной поверхности фазы жидкого металла.

Противоэлектроды выполнены из индифферентного материала, так как не должны взаимодействовать со средой и продуктами реакций, которые могут выделяться на них при реализации хроновольтамперометрии или хроноамперовольтметрии.

Полученная экспресс-информация о содержании компонентов в жидких фазах электрохимической системы в ходе процесса позволяет, имея модель управления, корректировать последнее в соответствии с критерием оптимизации решаемой технологической задачи.

В качестве базовой рассмотрена общеизвестная конструкция электролизера, содержащая только анод и катод.

Реализация процесса в такой конструкции обычно заключается в пропускании тока постоянной силы или, в лучшем случае, в некоторой коррекции токовой нагрузки по результам химического анализа отобранных проб..

Работа устроиства заключается в следующем.

Системы электродов и непроводящих капсул 13 крепят на крышках 11, 14 и

7 ° Контейнер 3, прикрепленный на подвеске 2 к крышке 7, заполняют фазами системы (4, 5, б). Эту сборку помещают в корпус 1 и при необхо@имостивакуумируют с последующим заполнением инертным газом.

Анодно поляризуют индикаторные электроды 15 через цепь вспомогательных противоэлектродов 16, измеряя з 11788 потенциалы фаэ жидких электродов 5, 6 относительно электродов 17 сравнения, например, в режиме хроновольтамперометрии, и поляриэуют катодно контрольный электрод 10 через вспомо-, 5 гательный противоэлектрод 9, измеряя потенциал относительно электрода 12 сравнения, получая также хроновольтамперометрический отклик в фазе электролита. 1О

Данные этих измерений по градуировочннм зависимостям позволяют определить оптимальное управление электролизом. Далее процесс реализуют путем поляризации жидких рабочего электрода 15

5 и вспомогательного электрода б через токоподводы 8. Контроль потенциалов этих электродов осуществляется относительно электрода 18 сравнения

t а температура процесса — термопарой 20

19.

При наличии в системе жидкометаллических фаз добавляются по коли01 честву этих фаз датчики концентрации, состоящие из индикаторного электрода со своими элетродом сравнения и противоэлектродом и заключенные в непроводящие капсулы. Измерения происходят аналогично описанному, только методом анодной хроновольтамперометрии, а содержание определяется по величине амплитуды тока, соответствующего потенциалу прохождения анодной ионизации интересующего компонента °

Далее осуществляется коррекция управления в зависимости от совокупности полученных результатов измере- ния содержания интересующих компонентов во всех фазах и заданной модели протекающего процесса.

Высокая скорость (по сравнению с характерными временами основного процесса электролиза), измерения концентраций во всех фазах позволяют осуществить это управление в реальном времени.

1178801

Составитель В.Красина

Редактор М.Бандура Техред М.Гергель Корректор Л.Пилипенко

Заказ 5612/24 Тираж б37 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4