Электрохимический индикаторный электрод

 

Изобретение относится к электрохимическому анализу и позволяет повысить точность измерений с помощью электрода путем обеспечения контроля герметичности его изолирующей оболочки. Материалы чувствительного элемента и токоотвода имеют различные электрохимические потенциалы, а изменение электрохимического потенциала электрода свидетельствует о нарушении герметичности изолирующей оболочки. Геометрические размеры элементов электрода выбираются из соотношения I kS/P, где I - наименьшее . расстояние от поверхности контакта чувствительного элемента и токоподвода до внешне поверхности изолирующей оболочки, S и Р - соответственно площадь и периметр рабочей поверхности чувствительного элемента. Соблюдение этого соотношения исключает невыявление частичного затекания электролита по границе изолирующей оболочки и чувствительного элемента . 3 ил. (Л to ю 4 О) СО со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ВСРСЮЗИЯ .„,13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ЙЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPHTN1 (21) 3654029/25-28 (22) 17,10.83 (46) 15.04.86. Бюл. )) - 14 (72) М.С. Грилихес, Б.К. Филановский, M.ß. Драпкии, Ю.Н. Нагорный и М.А. Соколов (53) 541.543.25:620.165.29 (088.8) (56) Фрейман Л.И., Макаров В.А., Брыскин И.Е. Потенциостатические методы в коррозионных исследованиях и электрохимической защите. Л.: Химия. 1972, с. 109, рис. VII. 59 с. 110, рис. VII.6.á.

Авторское свидетельство СССР

Ф 57026, кл. G 01 И 27/30, 1939. .(54)ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ИНДИКАТОРНЫЙ

ЭЛЕКТРОД (57)Изобретение относится к электрохимическому анализу и позволяет повысить точность измерений с помощью электрода путем обеспечения контро„„SU„„! 224699 А ц))4 G 01 N 27/30 6 01 М 3 )6 ля герметичности его изолирующей оболочки. Материалы чувствительного элемента и токоотвода имеют различные электрохимические потенциалы, а изменение электрохимического потенциала электрода свидетельствует о нарушении герметичности изолирующей оболочки. Геометрические размеры элементов электрода выбираются из соотношения I +kS/Р, где Х вЂ” наименьшее . расстоянйе от поверхности контакта чувствительного элемента и токоподвода до внешней поверхности изолирующей оболочки, S u P — соответственно площадь и периметр рабочей поверхности чувствительного элемента. Соблюдение этого соотношения исключает невыявление частичного затекания электролита по границе изолирующей оболочки и чувствительного .элемента. 3 ил.

122469

J. (k

Я где Х— наименьшее расстояние от 35 поверхности контакта чувствительного элемента l и токоподвода 2,до.внешней поверхности изолирующей оболочки 3; 4О соответственно площадь и периметр рабочей поверхности чувствительного элемента; допустимая погрешность электрохимических измерений с помощью электрода при его эксплуатации.

ЯиР

При изготовлении электродов должна быть обеспечена герметичность всей погружаемой в электролит части изолирующей оболочки 3 и соединения между ней и чувствительным элементом 1. В противном случае электролит, в котором ведут измерения, через течи 4 и 5 затечет в зазор между изолирующей оболочкой 3 и чувствительньм элементом 1 или в сквозную щель в изолирующей оболочке, Изобретение относится к электрохимическому анализу и может быть использовано для контроля герметичности изолирующей оболочки электрохимических индикаторных электродов.

Цель изобретения — повышение точности электрохимических измерений путем обеспечения контроля герметичности изолирующей оболочки.

На фиг. 1 показана конструкция 10 электрода; на фиг. 2 — схема проведения контроля герметичности; на фиг. 3 — вольтамперная кривая электрода, общий вид.

Электрохимический индикаторный 15 электрод содержит чувствительный элемент l, например стеклографитовый стержень и скрепленный с ним токоподвод 2, например, иэ дуралюмина, ! заключенные в изолирующую оболочку 2О

3, в которой могут возникнуть течи

4 и 5. 11атериалы чувствительного элемента 1 и твкоподвода 2 выбираются таким образом, чтобы их электрохимические потенциалы заметно 25 отличались, например для стеклографита Е, = 0,15 — 0,20 В по х.с.э.; для дуралюмина Е, = -1,4б В по х.с.э.

Геометрические оболочки чувствительного элемента выбираются из ус- ЗО ловия проникающую до металла токоподвода

? внутри оболочки 3.

При этом точные измерения становятся невозможными, так как начинается взаимодействие электр.>лита с материалом токоподвода 2 или другими металлическими деталями внутри изолирующей оболочки 3 и случайным образом меняется величина рабочей части чувствительного элемента 1, особенно при наличии течи 5 вдоль чувствительного элемента 1. В зависимости от разности равновесных потенциалов чувствительного элемента 1 и металла токоподвода 2, с которым контактирует электролит, и крутизны их поляризационных характеристик, погрешность измерения достигает десятков и сотен процентов, цаже в случае капиллярных зазоров.

Контроль герметичности изолирующей оболочки 3 можно осуществлять методом измерения электродного потенциала. Если герметичность не нарушена, то потенциал электрода приобретает значение, совпадающее с потенциалом компактного куска материала чувствительного элемента 1 в том же растворе. Если же в электроде есть течь и электролит проник по ней внутрь изолирующей оболочки

3 до места контакта более электроотрицательного материала токоподвода 2 с чувствительным элементом 1, то возникает локальная гальваническая пара, в которой чувствительный элемент 1 будет катодом, а более электроотрицательный металл токоподвода 2 — анодом. Установившийся в этом случае потенциал является коррозионным потенциалом, смещенным в отрицательную сторону относительно потенциала компактного куска чувствительного элемента 1, и при прочих равных условиях тем в большей степени, чем больше разность стандартных потенциалов в электрохимическом ряду напряжений между анодом и катодом.

При изготовлении конца токоподвода 2 из электроотрицательного материала, химически взаимодействующего с раствором, последний, проникая в зазор между оболочкой 3 и чувствительным элементом l реагирует с этим материалом„ растворяя его. Электрическая измерительная пеги- ра оывает1224699 ся, что однозначно указывает на наличие течи. Подобным материалом конца токоподвода 2, кроме дуралюмина, может служить, например цинк, а раствором — крепкий раствор соляной или серной кислот, с которыми цинк хими- . чески активно реагирует. Поскольку затекание возможно в любом месте соединения изолирующей оболочки 3 с чувствительным элементом l, то этот 10 конец токоподвода 2 монтируют по периметру нерабочей части чувствительного элемента 1 на .расстоянии от наружной части изолирующей оболочки 3, которое определяется из следующих соображений.

В худшем случае затекание электролита может происходить вдоль чувствительного элемента по течи 5. При этом ошибка измерений с помощью электрода 20 составляет

Б = ZP.

Б — (1c, 40

50

Формула изобретения

Электрохимический индикаторный электрод, содержащий чувствительный элемент, скрепленный с ним токоподвод и изолируюшую оболочку токоподвода, а токоподвод и чувствительный элемент выполнены из материалов с

Б

Б У где Б - площадь затекания чувствительного элемента I которая, в свою очередь, равна

Чтобы точность с помощью электрода быпа удовлетворительной, его негерметичность должна обнаруживаться не позднее превышения допустимой ошибки измерения с помощью электрода, т.е. должно соблюдаться соотношение из которого вытекает требование к расстоянию Х:

Если Х больше указанного выражения, то в случае затекания электролита на часть глубины чувствительного элемента 1 и отсутствия контакта электролита с токоподводом 2 измерения с помощью электрода проводятся с погрешностью, превышающей допустимую, а при проведении контроля герметичности методом измерения электродного потенциала такая. течь не выявляется.

Пример контроля герметичности электрода.

Электрод погружают в стакан с раствором 10 М HCI. + 10 М KCf. u с помощью электрода 6 сравнения высокоомным вольтметром измеряют его электрохимический потенциал. Если герметичность нарушена, то потенциал электрода, вместо 0,15-0,20 В по х.с.э., как у компактного куска стеклографита, принимает значение

F. (0 (практически — 0,4 — 0,5 В по х.с.э.), что свидетельствует о наличии течи °

Бьш проведен контроль герметичности 10 штук электродов.

Контроль проводят путем определения электрохимических потенциалов в растворе 10 И HCI. + 10 И KCI. u снятия вольтамперных кривых в том же растворе в диапазоне от 1 до -1 В относительно хлорсеребряного электрода сравнения ЭВЛ-IМ. В качестве измерителя потенциала используют цифровой вольтметр Ф 214-1/3, вольтамперные кривые снимают на установке СВА-I. Критерием пригодности электродов при съемке вольтамперных кривых считается малый остаточный ток (малый угоп наклона нулевой линии) на вольтамперных кривых, который тем меньше, чем меньше в растворе электроактивных ионов.

Если такие ионы присутствуют, то угол oL наклона нулевой линии резко возрастает. Поскольку эти ионы проникают в раствор из токоподвода 2 при нарушении изоляции в местах течи

4, то электроды, дающие большой наклон нулевой линии, считаются непригодными.

В результате контроля установлено, что электроды, которые диагностируются по величине электрохимического потенциала как непригодные, так как их электрохимический потенциал составляет — 0,37-0,45 В по х.с.э., дают угол наклона нулевой линии вольто амперной кривой 30-40

В то же время пригодные электроды, обладавшие потенциалом 0,13—

0,16 В по х.с.э., дают угол наклона о нулевой линии 3-5

1224699 где F—

Я иР

c g

Р э

Р А лаю с

j,4/ем — е» Е,8

Фиг 3

Редактор И. Касарда

Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1944/43

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 разными электрохимическими потенциалами, отличающийся тем, что, с целью повышения точности электрохимических измерений путем обеспечения контроля герметичности оболочки, геометрические размеры оболочки и чувствительного элемента выбраны из условия наименьшее расстояние от поверхности контакта чувствии тельного элемента и токоподвода до внешней поверхности измеряющей оболочки; соответственно площадь и периметр рабочей поверхности чувствительного элемента; допустимая погрешность измерений с помощью электрода прн его эксплуатации. гл

Составитель Л. Овсянникова

Техред И Верес Корректор E. Сирохман