191524. lajstromszámú szabadalom • Nagy terhelhetőségű réz/réz-szulfát elektród
1 191 524 2 rad, ami a korszerűtlen töltőanyaggal magyarázható. Az elektród potenciálstabilitásáról és terhelhetőségéről nem állnak adatok a rendelkezésünkre. A kis érintkezési felület azonban arra enged következtetni, hogy az elektród nagy ellenállást képvisel. A Csővezetéki Korrózióvédelmi Szolgálat a korrózióvédelem hatásosságának mérésére egy telített réz/réz-szulfát mérőelektródot ajánl referens elektródként univerzális kivitelben (hordozható terepi, ill. föld alatti állandó elhelyezésű). Az elektród elektródpotenciálja 315 mV H*/H elektródhoz (standard) viszonyítva 25 °C-on. Az elektród henger alakú, azonban csak a henger alapján érintkezik elektromosan a talajjal. Ennek következtében terhelhetősége nem megfelelő. A prospektus alapján ugyanis a mérőellenállás nagysága 1 Mohm és még ebben az esetben is a potenciálstabilitás kicsi U = = ±15 mV. Az előbbihez hasonló réz/réz-szulfát elektródokat ajánl a Gépipari, Szolgáltató, Elektrokémiai, Tervező és Kivitelező Vállalat (2363. Felsőpakony), Mőanyag házba épített, gélesített réz-szulfát oldatot tartalmazó elektród, amelynek csak alaplapja biztosítja a talajjal való elektromos érintkezést egy porózus kerámialapon keresztül. A műszaki jellemzőkből egyértelműen kiderül, hogy az előzőeknél fejlettebb műszaki megoldásról van szó, ugyanis potenciálját ±10 mV-on belül megtartja, azonban az ajánlott terhelő (műszer bemenő) ellenállása nem kisebb,, mint 10 Mohm, de megengedi még az 50 kohm-os terhelő ellenállást is. Az elektród a megrendelő kívánságától függően tartalmaz egy segédelektródot is, amelynek anyaga acél, ólom vagy alumínium lehet. Munkánk célja olyan réz/réz-szulfát elektród kialakítása, amely alkalmas egy automatikus rendszerben megvalósított katódos védelem esetén hosszú ideig, nagy stabilitású jelet szolgáltatni a szabályozórendszer bemenetére. Találmányunkhoz az a felismerés vezetett el bennünket, hogy a réz/réz-szulfát elektród élettartamát egyrészt a telített réz-szulfát oldat gélesítéséhez használt anyag minősége határozza meg, amely biztosítja az elektród működéséhez feltétlenül szükséges nedvességtartalmat, másrészt az, hogy az elektród porózus falán mekkora sebességgel diffundálnak ki a rézionok, csökkentve a rézszulfát oldat telítettségi állapotát. Továbbá felismertük azt, hogy az eddig használt földbe helyezett réz/réz-szulfát elektródok potenciáljának stabilitását azok az anionok zavarják, amelyek az elektród elektromos kontaktust biztosító porózus falán keresztül a talajból az elektródba kerülnek diffúziós úton. Ezen anionok közül is a kloridionok a legzavaróbbak a potenciálstabilitás szempontjából. A találmányunk szerinti megoldás olyan kettős kerámiafalú réz/réz-szulfát elektród, amelynek elvi felépítését az 1. ábrán mutatjuk be. Az „A” és „B” kerámia alkatrészek 9-12 % porozitású, nagy szilárdságú anyagból készültek, teljes felületükön porózusak. Mind az „A” kerámiatest, mind a „B” kerámiabetét anyagában réz/hexaciano-ferrát[II]) féligáteresztő hártya „C” van kicsapatva, amely gátolja egyrészt a rézionok kidiffundálását az elektródból, másrészt a talajból származó anionok diffúzióját az elektródba, ugyanakkor nem akadályozza meg az elektród működése szempontjából elengedhetetlen vízmolekulák szabad vándorlását. A „D” külső töltőmassza és „E” belső töltőmassza egyaránt kristályos réz-szulfát, glicerin, gipsz és amorf kovasav, valamint a gélesítéshez szükséges mennyiségű víz keveréke. A ,,D” külső töltőmassza funkciója a nedvességtartalom biztosítása, ezért a kocsonyásító képességű, kiválóan nedvszívó amorf kovasavból, pl. Aeroszil-200-ból viszonylag sokat, így például 50-60 tömeg%-nyit tartalmaz. Szintén a nedvességtartalom növelése érdekében keverünk glicerint a töltőmassza anyagába. A glicerin ugyanis molekulaméreténél fogva nem tud áthatolni a „C” féligáteresztő hártyán, így a glicerin, víz és a réz/hexaciano-ferrát[II]) hártya ozmotikus rendszert alkot. 10 tömeg% glicerin adagolásával a külső töltőmassza nedvességtartalmát 67 tömeg%-ra sikerült növelni a glicerin nélküli töltet 50 tömeg%-ával szemben. A „D” külső töltőmassza szárazanyag-tartalmára vonatkoztatott 1,2-2,0 tömeg% gipsz a kloridionok által okozott potenciálinstabilitást kompenzálja. Az elektród tehát kettős úton védett a kloridionok károsító hatásával szemben, egyrészt a kerámia alkatrészekben kicsapatott féligáteresztő hártya alkot gátat a bediffundálandó ionok útjába, másrészt a gipsz, a szulfátionok egyensúlyának szabályozásával kompenzálja a potenciál esetleges ingadozását. Hasonló elvek alapján alakítottuk ki az „E” belső töltőmasszát. A belső töltőmassza feladatának megfelelően 60-70 tömeg% réz-szulfátot és 30-40 tömeg% amorf kovasavat tartalmaz, mivel a ,,B” betéten belül már elsősorban a stabil potenciál kialakításához szükséges szempontok a fontosak. Ennek megfelelően 20-25 g gipszet kevertünk a töltet 1 kgjának szárazanyag-tartalmára vonatkoztatva. A külső töltőmasszához hasonlóan a belső töltet is 10 tömcg% glicerint tartalmaz. Az elektród működőképes összeállítását két előkészítési folyamat előzi meg: a) A féligáteresztő hártyák kialakítása oly módon, hogy a kerámiafal egyik oldaláról réz-szulfát oldatot, másik oldaláról káIium-(hexaciano-ferrát[Il]) oldatot diffundáltatunk a kerámiafal belseje felé, sztöchiometriai koncentrációknak megfelelően. A reakcióidő kivárása után a kerámiák mosása és szárítása következik. b) A külső és belső töltőmasszák előállításához a leírt arányok betartásával, a homogén anyagminőség eléréséig keverjük a komponenseket. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
