Устройство для электрохимическихизмерений ha жидких металлах
ОЛ ИСАНИЙ (»424865
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К, АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Союетскик
Социалистически«
Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву Ф 748217 (5I)М. Кл.
G 01 И 27/02 (22) Заявлено 30.05. 79 (2! ) 2772113/18-25 с нрисоединеннем заявки,%3Ьеударатааканй «анитвт
СССР аа делан изебретеки» а аткрыт«11 (28) 11 риоритет— (53) УДК 543.61 (088. 8).
Опубликовано 23.04.81. Бюллетень М 15
Дата опубликования описания 25 .04 .81 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ
НА ЖИДКИХ МЕТАЛЛАХ талла (l
<,0) — )02
Изобретение относится к электро.химическим методам исследования, в частности к устройствам для изучения кинетики электродных процессов на жидких металлах.
По основному авт.св. в 748217 известно устройство для измерения электропроводности растворов, являющееся устройством для электрохимических измерений на жидких металлах.
Это устройство выполнено из 0-образной трубки с перегородкой, имеющей в центре кАпиллярное отверстие, разделяющее объем ячейки на два отверстия, в которых расположены жидкие измерительные электроды, перекрывающие капиллярное отверстие,,причем отношение толщины перегородки к диаметру капиллярного отверстия находит- аа ся в пределах где т . — толщина перегородки;
d — диаметр капиллярного отверстия.
Для проведения измерений электропроводности переменным или постоянным током капиллярное отверстие saполняется электролитом. Затем в отсеки помещается ртуть, которая перекрывает капиллярное отверстие с электролитом, образуя ртутно-капиллярную микроячейку. Кроме измерения электропроводности устройство позволяет снимать воЛьтамперные характеристики характеризующие суммарное перенапря-. жение ртутных электродов в зависимости от плотности тока и состава элек" тролита, содержащего соль жндкого меНедостатком данного устройства является ограниченность выполняемых функций. Получаемые с его помощью вольтамперные характеристики (sasaсимость напряжения на ячейке от тока) 05 4
3 8240 не позволяет излучать кинетику электродных процессов.
Цель изобретения — расширение функ,ционапьных возможностей устройства.
Цель достигается тем, что устройство для электрохимических измерений на жидких металлах, выполненное из
U-образной трубки с перегородкой, имеющей в центре капиллярное отверстие, разделяющей объем ячейки на два отсека, в которых расположены жидкие измерительные электроды>перекрывающие капиллярное отверстие, причем отношение толщины перегородки к диаметру капиплярного отверстия находится в пределах 1,0 > — 0,2, d где E-толщина перегородки, d-диаметр капиллярного отверстия содержит снабженный токоотводом дополнительный жидкий электрод, помещен->О ный в канал, расположенный в перегородке перпендикулярно каналу капиллярного отверстия и соединенный с иимв
На чертеже показано устройство, общий вид
Устройство содержит стеклянную ячейку 1 в которой расположены два жидких электрода 2 с платиновыми токоотводами 3, разделенные перегородкой 4 (толщиной 0,05 см), имеющей капилиярное отверстие 5 {диаметром . 0,026 см ). В стенке перегородки име- .. ется жидкий канилляриый измерительный электрод 6 с токоотводом 7, располо- жеиный в канале перпендикулярно каналу капнллярного отверстия, приМем рабочая поверхность электрода находится на уровне поверхности капиллярного отверстия S, т.е. каналы сое 4р динеиы. С целью исключения влияния рабочего электрода на геометрию капиллярного отверстия, диаметр его (20 мк) не менее, чем на порядок меньше диаметра капиллярного отверстия. Электротехническая измерительная схема из уотенциостата 8 с самописцем 9 к нему и двух вольтметров
1О и 11, входы которых подключены к самописцам 12 и 13. При подготовке устройства для электрохимических из-. мерений капиллярное отверстие 5 заполняется исследуемым электролитом, :затем в отсеки ячейки помещается металлическая ртуть 2, которая перекры- 55 вает капиллярное отверстие с электролитом, образуя ртутно-капиллярную микроячейку. Жидкий капнллярный электрод 6 формируется (электрохимически) путем катодного нанесения металлической ртути на платиновый токоотвод 7, при этом в качестве анода используется один нли оба рабочих электрода 2.
Измерения проводятся следующим образом. С помощью потенциостата 8 на рабочие электроды 2 накладывается развертка потенциала (напряжение) со скоростью 0,5 в/ч. С помощью самописца 13 регистрируется значение рабочего тока, протекающего через устройство между электродами 2. С помощью вольтметров !О н.11 н самописцев 12 и 13 регистрируется соответственно катодное и анодное перенапряжение ртутных рабочих электродов 2 относительно равновесного неполяризуемого ртутного электрода 6 в том же растворе.
Таким образом, с помощью трех самописцев синхронно записывается значение тока, протекающего через микроячейку, анодного и катодного перенапряжения рабочих электродов 2 в зависимости от величины прикладываемого напряжения к ячейке. Устройство поз- воляет разделять прилагаемое напряже- . ние ячейки на его составляющие, оце-, нивать полную картину распределения напряжения в ячейке, характер полученных анодных и катодных поляризационных характеристик, позволяет судить о кинетике электродных процессов и механизме переноса ртути в микроячейке. При использовании электролита ртути состава 1н Hgj<+ 5нК2 приблизительно 20-30%;прилагаемого: напряжения приходится (падает)на катодный процесс разряда. ионов ртути, остальное - на процесс ионнзации ртути (80-70%). При высоких токах (выше
300 мкА) наступает явление пассивации анода ввиду выпадения на его поверхности нерастворимой пленки
Hg3@, прн этом напряжение растет, а величина тока остается постоянной, так как скорость переноса ртути определяется скоростью химического растворения пленки. Все прилагаемое напряжение падает на аноде. Результаты таких исследований позволяют разрабатывать оптимальные конструкции и составы электролитов для ртутных капиллярных электрохимических преобразователей, а также представляют собой теоретический интерес. Известное устройство не позволяет разделять прилагаемое напряжение на его составляющие поэтому его функции ограничены изме5 ..б. быть предельно малым, что важно при исследовании кинетики быстрых электрохимических реакций (практически ис-. ключается падение напряжения на сопротивлении электролита).
2. Обеспечивает более высокую ско- рость перемейивания электролита sa счет тангенциацьных движений поверхностных слоев ртути, что обеспечивает получение высоких плотностей тока, Формула изобретения
Устройство . для электрохимических asмерений на жидких металлах.по авт. св.
9,748217, о .т л и ч а ю щ е е с я тем, "что„с. целью расширения функциональных воэможностей устройства, оно содержит снабженный токоотводом дополнительыяй жидкий электрод, помещенный и канал, расположенный в перегородке перпендикулярно каналу капиллярного отверстия и соединенный с ним.
5 82400 рением электропроводности и обычных вольтамперных кривых.
Таким образом, введение дополнительного жидкого капиллярного электрода сравнения в измерительную часть . ячейки расширяет функциональные возможности устройства. Кроме измерения электропроводности и снятия вольтамперных кривых (напрщкение на ячейкеток) устройство позволяет измерять, 1р анодные и катодные поляризациониые характеристики,необходимые при изучении и разработке электролитов для преобразователей молекулярной электроники, а также кинетики электродных процес-: сов жидких .металлов и амальгам. Этим ..
:расшйряе ся объем электрохимическйх исследований на жидких металлах. Кроме поляризационных характеристик устройство.позволяет проводить импедансиые и потенциодинамические исследова- ния анодных а KaTîäaûx процессов, протекающих на жидких металлах. Ячейкав отличие от известных, применяемых для электрохимических измерений на 2у жидких металлах (вращающаяся капля, дисковый вращающийся электрод и.др ) имеет. следующие преимущества:
1. Обеспечивает строго постоянное значение площади поверхности исследу-.
; 30 .емой поверхности ртутных электродов и расстояния между ними, которое может
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
И 748217, кл. G 01 К 27/02, 1978 (прототип).
Составитель Л. Дикая
Техред М.Голинка Корректор„ С. Шекма
Редактор Л. Кеви
Заказ 2096 6t Тираж 907 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
