163403. lajstromszámú szabadalom • Mérőelektród elektokémiai vizsgálatokhoz

3 163403 4 miatt a képződő oxigénbuborékok az egy meghatározott átmérőnél kisebb elektródok felületét lefedik és így elszigetelik azt az elektrolittól. A leginkább alkalmazott Üveg mindenekelőtt az alkoholos oldatoknál alkalmatlan, és oxigénes oldatokban is hátrányos tulajdonsága, hogy az elektródfém-müveg határfelületen az elektrolit behatol és nagy áramsűrűségnél a kritikus határfelületrészen fellépő gázképződés mechanikus feszítőerejének hatására az üveg lepattan és az elektród ismételt üzem esetén meghibásodik. Célunk a találmánnyal olyan mérőelektród létrehozása, amelynek bevonóanyaga a szokásos bevonóanyagokhoz képest sokkal jobb mechanikus, vegyi, elektrokémiai és hőállóságot mutat az anódos aktiválásnál alkalmazott elektrolitban fellépő oxigénképződés hatásával szemben. A bevonóanyag ugyanakkor olyan tulajdonsággal is rendelkezzék, hogy a gázbuborék ne tapadjon meg rajta, így lehetővé válik csak mérési célra alkalmazott elektródok anódos aktiválása. A keletkező gázbuborékokat, amelyek az aktiválásnál vagy a tulajdonképpeni mérőperiódusban is keletkezhetnek, az elektrolithoz képest nem mozgó elektród esetén is, külső befolyás nélkül, önállóan és teljesen el kell távolítani az elektródról, mert az el nem távolított gázbuborék a mérés során az anyagáramlást konvekcióval és diffúzióval, nem reprodukálható módon zavarja, és így az egyértelmű kiértékelés lehetetlenné válik. A feladat találmány szerinti megoldásában olyan bevonóanyagot alkalmazunk, amely az elektrolittal nullafokos peremszöget képez, amelyen tehát az elektrolit szétterül — nedvesíti —, és amely az eddig alkalmazott bevonóanyagokhoz képest sokkal jobb mechanikai, vegyi, elektrokémiai és hőellenállóképességet mutat az alkalmazott elektrokémiai folyamat elektrolitjával és koptató hatásával, de főleg a mérőelektródok előaktiválásánál fellépő oxigénképződéssel szemben. Az ilyen és a később leírt elektródkombinációnál a gázbuborék leválása zavar nélkül bekövetkezik, természetesen csak akkor, ha a gázbuborék felhajtóereje az elektródfelülethez képest megfelelő irányú, ami az elektródfelületeknek az elektrolitedényhez képest megfelelő irányban történő elhelyezésével érhető el. Gyakran az üzemi méréstechnikában is megkísérlik forgó elektródok alkalmazását, mert az ilyen berendezéseknél a mérőelektród környezetében definiált keverési zavarás állítható elő, és mert ilyen módon az elektródon és a bevonóanyagon megtapadó gázbuborék eltávolítható. A találmány szerinti elektródelrendezés meghatározott alkalmazási feltételekkel fölöslegessé teszi az elektród forgatását és így egyszerűbbé teszi az elektrolitoldatok vizsgálatát, különösen akkor, ha a mérőfázisban bekövetkező elektrokémiai reakció gázképződéssel jár, mivel ezek a gázbuborékok az említett peremszögfeltétel szerint nem tudnak megtapadni az elektród és a bevonóanyag felületén, így a mérést nem zavarhatják. Sok esetben csak ez teszi lehetővé az elektrolit vizsgálatát és koncentrációjának, vagy az alkotó anyagok koncentrációjának elektrokémiai úton történő meghatározását. Bevonóanyagként alkalmas például epoxigyanta és kaolin keveréke meghatározott keverési arány és kaolinszemcse mellett. Különösen alkalmas az elektrokémiai úton oxidált titánfelület. A találmány szerint nemesfémelektród, vagy máSj a vizsgálandó anyagnak megfelelő elektród van titánba, vagy más passziválható fémbe sajtolva, és az 5 így kialakított anyagból köszörüléssel alakítják ki a mikroelektródot. A fémes bevonóanyagot elektrolízissel vagy vegyi úton az alkalmazott elektrokémiai folyamattal szemben passzív réteggel látják el, úgy hogy csak a nemesfém-10 elektródrész marad a folyamat számára aktív. Koncentrációmeghatározáshoz elég, ha a rész-áramsűrűség a két elektrokémiailag különböző elektródfelületen kéthárom nagyságrenddel különbözik egymástól. Az ilymódon előállított bevonóanyag kitűnő hidrofil 15 tulajdonságú. Például a titánon létrehozott passzív réteg a legtöbb víztartalmú elektrolittal nulla peremszöget képez. Periodikus közbenső aktiválásnál az oxigénkörnyezetben a nemesfém-elektród aktiválása mellett bekövetkezik a fémes bevonóanyag újrapassziválódása 20 is. Különösen magas hőmérsékleten és ha az elektrolitban oldott redukáló anyagok vannak, mutatkozik a passzív rétegen többnyire lassú lefolyású kémiai feloldódás. A leírt közbenső aktiválással a passzív réteg teljesen 25 regenerálható, ha az alkalmazott elektrolit és elektródrendszernek megfelelően a közbenső aktiválás villamos paramétereire vonatkozó meghatározott feltételeket betartjuk. Az oxidációval elektrokémiai úton vagy más módon passzíváit fémfelület a hidrofil műanyagkeverék 30 mellett nem az egyetlen lehetőség a leírtak értelmének megfelelő — tehát a működéshez fontos felületén az elektrolittal nulla peremszöget képező — elektródkombináció előállítására. 35 Az elektrolitoldatok különféle fémek felületén is szétterülnék. Ezért — ha a bevonóanyag a mérőelektródtól megfelelően el van szigetelve — nem szükséges oxidálással passziválni a bevonóanyagot. 40 Azokban az esetekben, amikor az elektrolízis áramsűrűsége vagy a rész-áramsűrűségek a ráadott áram-, ill. polarizációs feszültség hatására bekövetkező polarizációnál eléggé különbözőek, a bevonóanyag a mérőelektróddal elektronokat vezető módon is össze lehet 45 kötve. Speciális elektródkombinációk, amelyeknél úgy a bevonóanyag, mint a mérőelektród anyag fém vagy más magas olvadáspontú anyag, alkalmasak 100 °C fölötti hőmérsékletű, olvadékot tartalmazó elektrolitok vizsgálatára is. 50 A találmányt a következőkben a rajzok alapján ismertetjük, amelyeken kiviteli példát tüntettünk fel. A rajzon: 1. ábra bevonóanyagba ágyazott elektródkombiná-55 ció; 2. ábra elektródkombináció ellenelektróddal egybeépítve; 3. ábra elektródkombináció ellenelektróddal és normálelektróddal egybeépítve; 60 4. ábra kronopotenciometrikus mérésekhez alkalmas elektronikus áramkör tömbvázlata; 5. ábra az elektronikus áramkör impulzusjelei. A vizsgálandó elektrokémiai folyamat 1 és 2 elektród-65 fémeken játszódik le, ahol a redukáló részáramok a 2