Электродное устройство

Изобретение относится к области научного приборостроения и предназначено для использования в качестве электрода сравнения при электрохимических исследованиях. Электродное устройство содержит токоотводящий элемент, диэлектрический пористый корпус, поры которого заполнены металлическими наночастицами и пропитаны гелевым электролитом, а металлические наночастицы покрыты солью данного металла, при этом диэлектрический пористый корпус выполнен в виде сосуда с заостренной нижней донной частью, поры верхней части корпуса заполнены металлическими наночастицами, покрытыми солью этого металла, и пропитаны гелевым электролитом, наружная поверхность верхней части корпуса покрыта сначала слоем серебра, а затем слоем изолирующего материала за исключением небольшого участка в нижней донной части, не заполненного наночастицами и не пропитанного гелевым электролитом, при этом токоотводящий элемент выполнен в виде покрытой серебром металлической крышки корпуса с металлическим выводом, имеющей электрический контакт со слоем серебра на наружной поверхности верхней части корпуса и снабженной отверстием с пробкой для заполнения корпуса в виде сосуда жидким равнопереносящим электролитом. Технический результат - расширение функциональных возможностей и повышение точности измерений при электрохимических исследованиях. 1 ил.

 

Изобретение относится к области научного приборостроения и предназначено для использования в качестве электрода сравнения при электрохимических исследованиях.

Известно электродное устройство [Патент РФ №1200901, МПК A61B 5/04. Электродное устройство / Авдеева Д.К., Дмитриев В.В., Добролюбов А.Т., Нагиев В.А., Самохвалов С.Я.], содержащее диэлектрический корпус, диэлектрический пористый контактный элемент, насыщенный электролитом, и токоотводящий элемент. Недостаток устройства - плохая работа в жидких средах.

Известен одноключевой хлоридсеребряный электрод сравнения [Электрод сравнения ЭСр-10103. Паспорт [Электронный ресурс]. URL: http://www.izmteh.ru/upload/Instr(electrod)/esr_l03.pdf], содержащий стеклянный корпус, серебряную проволоку, покрытую слоем хлорида серебра и помещенную в насыщенный раствор малорастворимого хлорида калия. Контакт электролита внутри электрода с исследуемым раствором осуществляется через электролитический ключ на основе химически устойчивого волокнистого материала - асбеста и насыщенного раствора хлорида калия. Недостаток устройства - недостаточная стабильность его потенциала и, как следствие, недостаточная точность измерений, особенно в экспериментах, когда попадание хлорида калия в исследуемый раствор мешает проведению измерений.

Известен двухключевой хлоридсеребряный электрод сравнения [Электрод сравнения ЭСр-10101. Паспорт [Электронный ресурс]. URL: http://www.izmteh.ru/upload/Instr(electrod)/esr_101_102.pdf], (используемый, когда попадание хлорида калия в анализируемый раствор нежелательно, например, при питтинговой коррозии [ГОСТ 9.914-91. Стали коррозионно-стойкие аустенитные. Электрохимические методы определения стойкости против межкристаллитной коррозии]), содержащий одноключевой хлоридсеребряный электрод, соединенный через свой первый внутренний ключ с дополнительной емкостью с равнопереносящим электролитом KNO3, образующим второй внешний ключ для контакта с исследуемым раствором. Недостаток устройства - сложность конструкции, а также недостаточная стабильность его потенциала и, как следствие, недостаточная точность измерений.

Известно электродное устройство [Патент РФ 2234851, МПК A61B 5/04, A61B 5/0408. Электродное устройство / Авдеева Д.К., Садовников Ю.Г.], содержащее диэлектрический пористый контактный элемент, при этом вся поверхность электродного устройства покрыта слоем серебра-хлорида серебра, а часть пор, прилегающих к слою серебра-хлорида серебра, заполнена серебром-хлоридом серебра, рабочая часть пористого контактного элемента имеет многочисленные конусообразные углубления, заполненные электролитом. Недостаток - электролит, заполняющий поры и углубления, находится на внешней поверхности, что требует его защиты при длительной работе в электрохимическом растворе.

Наиболее близким по технической сущности является электродное устройство [Патент РФ №2469642, МПК A61B 5/04, A61B 5/0408. Электродное устройство / Авдеева Д.К., Садовников Ю.Г., Пеньков П.Г.] (прототип), содержащее диэлектрический пористый контактный элемент, на нерабочей стороне которого выполнено углубление с нанесенным на его поверхность слоем серебра, снабженным токоотводящим серебряным элементом, а весь объем пор диэлектрического пористого контактного элемента заполнен наночастицами серебра, покрытыми хлоридом серебра и пропитан гелевым электролитом. Недостаток - недостаточные функциональные возможности электродного устройства, не позволяющие ему работать в электрохимическом растворе.

Задача изобретения состоит в создании электродного устройства, которое обеспечивает повышение точности и надежности измерений, а также расширение функциональных возможностей при исследовании жидких электрохимических растворов.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве, содержащем токоотводящий элемент, диэлектрический пористый корпус, поры которого заполнены металлическими наночастицами, покрытыми солью этого же металла и пропитаны гелевым электролитом, диэлектрический пористый корпус выполнен в виде сосуда с заостренной нижней донной частью, наружная поверхность верхней части корпуса покрыта сначала слоем серебра, а затем слоем изолирующего материала за исключением небольшого участка в нижней донной части, не заполненного наночастицами и не пропитанного гелевым электролитом, при этом токоотводящий элемент выполнен в виде покрытой серебром металлической крышки корпуса с металлическим выводом, имеющей электрический контакт с слоем серебра на наружной поверхности верхней части корпуса и снабженной отверстием с пробкой для заполнения корпуса в виде сосуда жидким равнопереносящим электролитом.

На фиг. 1 приведена конструкция устройства. Электродное устройство является двухключевым хлоридсеребряным наноэлектродом и содержит диэлектрический пористый корпус 1 в виде сосуда, объем пор верхней части которого заполнен наночастицами металла 2, затем поверхность наночастиц покрыта солью данного металла, поры с наночастицами металла пропитаны гелевым электролитом 3, объем пор нижней донной части корпуса 1 не заполнен наночастицами 2 и не пропитан гелевым электролитом 3, на внешнюю поверхность верхней части корпуса 1 нанесены сначала слой серебра 4, а затем слой изолирующего материала 5 за исключением небольшого участка (~5% от верхней части корпуса электрода) нижней (донной) части. Токоотводящий элемент выполнен в виде металлической и покрытой серебром крышки 6 корпуса 1 с припаянным к ней металлическим выводом 7, имеющей электрический контакт с слоем серебра 4 и снабженной отверстием 8 с пробкой 9 для заполнения внутренней части корпуса 1 равнопереносящим электролитом 10 (ионы которого имеют примерно равные подвижности для исключения диффузионного потенциала в месте контакта двух жидкостей различного состава). Равнопереносящий электролит 9 (например, KNO3) поддерживает работоспособность электродного устройства при негативном влиянии исследуемого раствора.

Контакт электролита 10 с исследуемым электрохимическим раствором осуществляется через внешний электролитический ключ на основе непокрытой слоем серебра 4 и изолирующего материала 5 донной части пористого керамического корпуса 1. Контакт равнопереносящего электролита 10 с токоотводящим элементом осуществляется через внутренний электролитический ключ на основе гелевого электролита 3 и равнопереносящего раствора 10.

В качестве металла, из которого изготавливаются наночастицы 2, используется серебро. Слой хлорида серебра на поверхности наночастиц 2 формируется, например, анодной поляризацией в подкисленном растворе хлорида калия. В качестве диэлектрика используется пористая керамика, изготовленная, например, из оксида циркония и оксида алюминия, или материал, выполненный из спрессованной смеси равномерно распределенных частиц гидрофильного материала в гидрофобном связующем (например, в качестве гидрофильного материала можно использовать перлит, а в качестве гидрофобного связующего - фторопласт при следующем соотношении компонентов, мас.%: перлит 5-15; фторопласт 90-95) [Патент РФ 2367725, МПК C23F 13/00. Электрод сравнения длительного действия / Синявин А.Л.].

Поры диэлектрического пористого корпуса 1 являются сложной системой сообщающихся между собой полостей. Внешняя поверхность верхней части корпуса 1 покрыта сначала слоем серебра 4, а затем слоем изолирующего материала 5 (типа апьезон). Устройство и способ покрытия изоляционным материалом могут быть реализованы в соответствии с [Патент РФ 2439209, МПК C25D 5/02, C25D 19/00. Устройство для нанесения покрытия на зондирующую иглу / Гуляев П.В., Тюриков А.В., Шелковников Е.Ю. и др.].

Электродное устройство работает следующим образом. При погружении в исследуемый электрохимический раствор его потенциал прикладывается к неизолированной поверхности донной части корпуса 1 электродного устройства. Электрический контакт (обмен ионами) с исследуемым раствором осуществляется через внешний ключ (например, на основе равнопереносящего раствора KNO3) в донной части корпуса 1 электродного устройства и далее через внутренний ключ на основе контакта: равнопереносящий раствор 10 (например, раствор KNO3) и гелевый электролит 3 (например, KCl), пропитывающий поры верхней части диэлектрического пористого корпуса 1. Токоотвод осуществляется посредством электрического контакта слоя серебра 4 с гелевым электролитом 3 корпуса 1. Изолирующее покрытие 5 обеспечивает сохранность наночастиц и гелевого электролита в электрохимическом растворе. Наночастицы 2 металла и гелевый электролит 3 образуют множество наноэлектродов, обеспечивающих при соединении между собой высокие метрологические характеристики (предельно малое напряжение шума и, как следствие, предельно высокое отношение сигнал/шум, а также предельно малый дрейф электродного потенциала [Патент РФ №2469642, МПК A61B 5/04, A61B 5/0408. Электродное устройство / Авдеева Д.К., Садовников Ю.Г., Пеньков П.Г.]) электродного устройства. Электрический контакт (обмен ионами) наноэлектродов с исследуемым раствором и между собой осуществляется через гелевый электролит 3 (например, KCl) в порах корпуса 1 и жидкий электролит 10 (например, KNO3) внутри корпуса 1 электродного устройства. Количество связанных между собой наноэлектродов при этом существенно увеличивается, обеспечивая лучшие метрологические характеристики устройства.

Предлагаемая конструкция электродного устройства для проведения электрохимических исследований обладает:

- предельно высокой стабильностью электродного потенциала, обусловленной использованием диэлектрического пористого корпуса, объем пор верхней части которого заполнен наночастицами серебра, покрытыми хлоридом серебра, и пропитан гелевым электролитом;

- высокой точностью измерений, обеспечиваемой использованием двух ключей для контакта токоотводящего элемента с исследуемым раствором;

- простотой конструкции благодаря использованию объемно-поверхностного перехода «электролит-хлорид серебра-серебро».

Электродное устройство, содержащее токоотводящий элемент, диэлектрический пористый корпус, поры которого заполнены металлическими наночастицами и пропитаны гелевым электролитом, а металлические наночастицы покрыты солью данного металла, отличающееся тем, что диэлектрический пористый корпус выполнен в виде сосуда с заостренной нижней донной частью, поры верхней части корпуса заполнены металлическими наночастицами, покрытыми солью этого металла, и пропитаны гелевым электролитом, наружная поверхность верхней части корпуса покрыта сначала слоем серебра, а затем слоем изолирующего материала за исключением небольшого участка в нижней донной части, не заполненного наночастицами и не пропитанного гелевым электролитом, при этом токоотводящий элемент выполнен в виде покрытой серебром металлической крышки корпуса с металлическим выводом, имеющей электрический контакт со слоем серебра на наружной поверхности верхней части корпуса и снабженной отверстием с пробкой для заполнения корпуса в виде сосуда жидким равнопереносящим электролитом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к защите от коррозии подземных металлических сооружений и может быть использовано для измерения потенциала защищаемых сооружений и анодных заземлителей.

Изобретение относится к области защиты подземных металлических сооружений, например трубопроводов, от коррозии, а именно к устройству элементов станции катодной защиты.

Изобретение относится к способу и устройству для защиты от коррозионного растрескивания сварной металлоконструкции. Способ включает заваривание приповерхностных трещин путем пошагового воздействия импульсом тока в зоне растягивающих остаточных сварочных напряжений и обжатие упомянутой зоны динамическими ударами.

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для определения технического состояния изоляционного покрытия подземного трубопровода.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способу и системе контроля катодной защиты эксплуатационных колонн. Техническим результатом является повышение производительности скважины за счёт сокращения времени измерений при сохранении необходимой точности.

Изобретение относится к области электрохимической защиты металлических сооружений от коррозии в почве и может быть использовано при изготовлении глубинных и поверхностных анодных заземлений.
Изобретение относится к защите подземных сооружений и трубопроводов от электрохимической коррозии и может быть использовано для восстановления глубинных анодных заземлителей.

Изобретение относится к области электрохимической защиты металлических объектов от коррозии. Способ включает нанесение стального покрытия на защищаемые элементы турбины и их катодную защиту при величине суммарного защитного потенциала в пределах от (-1,5 В) до (-2,5 В) относительно медно-сульфатного электрода сравнения посредством электрохимической системы, состоящей из внешнего источника постоянного тока и углеграфитовых анодных электродов, размещенных и закрепленных в бетонном колодце в воде на расстоянии 400-500 м от турбины гидроагрегата в береговой зоне, либо в подвесной конструкции на столбах в воде на расстоянии 400-500 м от турбины гидроагрегата в береговой зоне, либо в воде с использованием подвесной конструкции, закрепленной на стене здания, в котором расположен гидроагрегат, на расстоянии 25-30 м от сливного узла гидроагрегата, при этом осуществляют одновременное снятие вредного влияния катодной поляризации на смежные конструктивные элементы гидроагрегата.

Изобретение относится к области электрохимической защиты подземных трубопроводов. Способ включает выявление поврежденной секции протяженного анодного заземлителя (ПАТ), а затем нахождение места повреждения на секции, при этом к концу секции подключают низкочастотный генератор тока, работающий на частотах менее 100 Гц, с помощью измерителя и датчика индуктивности определяют положение ПАТ в грунте, поиск места обрыва производят при помощи измерения поперечного градиента потенциала поверхности земли между измерительными электродами, при этом первый электрод расположен над ПАТ, а второй электрод - на расстоянии не менее 7 м со стороны, противоположной защищаемому трубопроводу, перпендикулярно ходу движения, причем измерения проводят с шагом 1 м, при определении измерителем максимального сигнала устанавливают контрольный знак, далее генератор переключают на другой конец поврежденной секции ПАТ и проводят измерения в обратном направлении, а за место повреждения ПАТ принимают среднюю точку между двумя контрольными знаками, установленными в местах обнаружения максимальных значений измеренных сигналов.

Изобретение может быть использовано для защиты от электрохимической коррозии сварной металлоконструкции из близких по физико-химическим свойствам и толщинам заготовок.

Изобретение может быть использовано для изготовления прессовок поликристаллического алмаза и режущего инструмента. Наноразмерный одно- или многослойный материал, содержащий графен, спекают примерно 5 мин в отсутствие катализатора - переходного металла при давлении и температуре по меньшей мере 45 кбар и 700°С, соответственно.

Изобретение относится к кабельной промышленности, а именно к электроизоляционным полимерным композициям для изоляции и оболочек кабелей и проводов. Композиция содержит в мас.

Изобретение относится к области нефтепереработки, а именно к переработке тяжелого нефтяного сырья, и может быть использовано для получения бензиновой и дизельной фракций.

Изобретение может быть использовано в лакокрасочной промышленности, полиграфии, в производстве стекла и керамики, пластмасс и декоративной косметики. Контрастный многослойный пигмент содержит субстрат в виде плоских частиц, имеющих средний диаметр от 5 до 300 мкм, и покрыт, по меньшей мере, одним прозрачным диэлектрическим слоем.
Изобретение относится к области биохимии. Предложено биосенсорное устройство для обнаружения биологических микро- и нанообъектов, таких как бактерии и вирусы.

Изобретение относится к наноструктурирующему упрочнению поверхностного слоя прецизионных деталей выглаживанием. Используют выглаживающий инструмент, содержащий индентор, изготовленный из сверхтвердого инструментального материала, и модуль охлаждения индентора жидким теплоносителем.

Изобретение относится к области наномедицинских технологий, а именно к созданию нанотранспортеров лекарственных веществ, и раскрывает способ получения наночастиц полистирольных ионообменников для доставки противоопухолевых препаратов.

Изобретение относится к области нанотехнологии, в частности к способу получения нанокапсул, и описывает способ получения нанокапсул бетулина. Способ характеризуется тем, что порошок бетулина медленно добавляют в суспензию натрий карбоксиметилцеллюлозы в изопропаноле в присутствии 0,01 г препарата Е472с в качестве поверхностно-активного вещества при перемешивании 1000 об/мин, далее приливают толуол, полученную суспензию отфильтровывают и сушат при комнатной температуре, при этом соотношение ядро/оболочка составляет 1:1, или 1:3, или 3:1.

Изобретение относится к области нанотехнологии, в частности к способу получения нанокапсул, и описывает способ получения нанокапсул бетулина. Способ характеризуется тем, что порошок бетулина медленно добавляют в суспензию каррагинана в изопропаноле, в присутствии 0,01 г препарата Е472с в качестве поверхностно-активного вещества при перемешивании 1000 об/мин, далее приливают ацетон, полученную суспензию отфильтровывают и сушат при комнатной температуре, при этом соотношение ядро/оболочка составляют 1:1 или 1:3 или 3:1.

Изобретение относится к области нанотехнологий и может быть использовано в обогащении полезных ископаемых для извлечения ценных минералов, а также их очистки от магнитных примесей, регенерации магнитных суспензий при гравитационном обогащении.

Изобретение может быть использовано в системах магнитной записи информации, органической электронике, медицине, при создании ионообменных материалов, компонентов электронной техники, солнечных батарей, дисплеев, перезаряжаемых батарей, сенсоров и биосенсоров. Металлополимерный нанокомпозитный магнитный материал включает полимерную матрицу и диспергированные в ней наночастицы Fe3O4. В качестве полимерной матрицы используют матрицу из поли-3-амино-7-метиламино-2-метилфеназина ПАММФ при содержании наночастиц Fe3O4 в материале 1-70 мас.% от массы ПАММФ. Для получения металлополимерного нанокомпозитного магнитного материала окислительной полимеризацией мономера in situ на поверхности наночастиц Fe3O4 в присутствии водного раствора окислителя в качестве мономера используют 3-амино-7-диметиламино-2-метилфеназин гидрохлорид - нейтральный красный, в качестве окислителя - персульфат аммония. Мольное соотношение окислителя к мономеру при проведении окислительной полимеризации равно 2-5. Перед окислительной полимеризацией мономер растворяют в органическом растворителе, в качестве которого используют ацетонитрил, диметилформамид или диметилсульфоксид, до концентрации 0,01-0,05 моль/л. К раствору добавляют наночастицы Fe3O4 в количестве 1-70 мас.% от массы ПАММФ. Окислительную полимеризацию проводят при 0-60°С в течение 1-6 ч. Изобретение позволяет повысить намагниченность насыщения гибридного металлополимерного нанокомпозитного магнитного материала с супермагнитными свойствами, высокой термостабильностью, упростить его получение, снизить энергозатраты. 2 н.п. ф-лы, 10 ил., 1 табл., 24 пр.

Изобретение относится к области научного приборостроения и предназначено для использования в качестве электрода сравнения при электрохимических исследованиях. Электродное устройство содержит токоотводящий элемент, диэлектрический пористый корпус, поры которого заполнены металлическими наночастицами и пропитаны гелевым электролитом, а металлические наночастицы покрыты солью данного металла, при этом диэлектрический пористый корпус выполнен в виде сосуда с заостренной нижней донной частью, поры верхней части корпуса заполнены металлическими наночастицами, покрытыми солью этого металла, и пропитаны гелевым электролитом, наружная поверхность верхней части корпуса покрыта сначала слоем серебра, а затем слоем изолирующего материала за исключением небольшого участка в нижней донной части, не заполненного наночастицами и не пропитанного гелевым электролитом, при этом токоотводящий элемент выполнен в виде покрытой серебром металлической крышки корпуса с металлическим выводом, имеющей электрический контакт со слоем серебра на наружной поверхности верхней части корпуса и снабженной отверстием с пробкой для заполнения корпуса в виде сосуда жидким равнопереносящим электролитом. Технический результат - расширение функциональных возможностей и повышение точности измерений при электрохимических исследованиях. 1 ил.

Наверх