197796. lajstromszámú szabadalom • Réz/rézszulfát referens elektród
197796 4 tésű elektród nehézkes előállítási menete, valamint a töltet összetétele, amelyről a leírásban később szót ejtünk. A Corrosion Prevention and Control 4. 26. (1979) 25 számol be egy MAPEL cég által gyártott elektródról Tartós referens elektród (Permanent reference elektródé) címmel. A rövid ismertető szerint az elektród töltetét terrakotta edényben helyezték el, ami képes biztosítani a hosszú élettartamot. Az elektród töltete réz-szulfát kristályokat tartalmaz, aminek higroszkópos volta biztosítja a nedvességet a talajból, ami azonban csak a kristályvíz nélküli réz-szulfát sajátsága. A réz-szulfát a kristályvíz felvétele után elveszti higroszkópos tulajdonságát. A kristályvíz viszont kémiailag olyan erősen kötődik a kristályszerkezethez, hogy képtelen ellátni az elektród működésében a víz áramvezető szerepét. K-A.Afoszkij és munkatársai „Automatikus katódállomás elektródjának kidolgozása és vizsgálata“ (Korrozija: Zascsita 1. (1979) 17—19) című cikkükben egy kerámia házas elektródot ismertetnek, melynek töltetében Kara-Csuhur-ból származó bentonitot alkalmaztak. Figyelemre méltó az a tény, hogy a potenciál gyors beállás érdekében 3% nátrium-kloridot használtak. Kísérleti tapasztalataink azt mutatják, hogy a nátrium-klorid réz-szulfátos környezetben maradandó változást okoz a fém réz felületén, ami tartós potenciál változást eredményez. Ez az említett munkából nem derül ki, ugyanis az elektród potenciáljának változását olyan grafikonon ábrázolták, amelyről csak 20—30 mV-os hibával olvasható le a potenciál pillanatnyi értéke. Egyetlen szerző sem említi az elektródok olyan kémiai védelmét, ami alkalmas lenne az elektródok élettartamának meghosszabítására. Az elektródok működését ugyanis erősen korlátozzák a környezetből az elektródba diffundáló idegen ionok. Munkánk célja olyan réz/réz-szulfát referens elektród kialakítása, amely egyrészt alkalmas automatikus katódvédelmi berendezések működtetésénél nagystabilitású jelet szolgáltatni tartósan, másrészt kis méreténél fogva alkalmas rövid, illetve hosszú idejű terepi mérések megvalósítására, ugyanakkor megfelelő kémiai védelemmel van ellátva. Találmányunkhoz az a^ felismerés vezetett el bennünket, hogy a réz/réz-szulfát elektród élettartamát és .potenciálstabilitását a telített réz-szulfát oldat gélesítéséhez használt anyagokon kívül, egyrészt az határozza meg, hogy a,réz-szulfát milyen sebességgel diffundál ki az elektródból a működés során, másrészt az, hogy a réz/réz-szulfát elektródok használatakor a környezetben található anionok’ mennyi idő múlva érik el az elektród fém felületét. Találmányunkat az 1. ábrán mutatjuk be. Az elektródot 1 kerámia test határolja, amelyben 2 félig áteresztő hártya van. Az 3 1 kerámia test fogja közre a 3 védőmasszát, ezen belül van a 4 elektrolitmassza, ebben helyezkedik el az 5 elektródfém. A 3 védőmasszát és a 4 elektrolitmasszát 6 zárólap fedi. A 6 zárólapot további 8 záróréteg követi. Az 5 elektródfémre a 8 záróréteg belsejében valamilyen ,7 csatlakozón át a 9 csatlakozó kábel kapcsolódik. Az 1 kerámia test egyik felén zárt, henger alakú, nagy szilárdságú porózus agyagból készülő test. Az 1 kerámia test hosszában a testbe a töltőmassza betöltését megelőzően felitatott szilikagél 2 féligáteresztő hártya van. Ez gátolja az ionok diffúzióját, valamint a víz molekulák szabad vándorlását. A 3 védőmassza 80—85 tömeg% amorf kovasav és réz-szulfát 1:1,5 tömegarányú keveréket, 5—12 tömeg% cementált rézport, 5—12 tömeg% glicerint és 1 kg szárazanyagra vonatkoztatva 1300—1500 ml vizet tartalmaz. Az így kialakított keverék kedvező tixotróp tulajdonságú. A 3 védőmassza az elektród védelmét látja el az 1 kerámia testen áthaladó ionok ellen, valamint engedi a réz-szulfát kifelé irányuló diffúzióját. A védőmasszába kevert cementált rézpor kemiszorpciós réteget alkot, ami éppen azon reakciómechanizmusok alapján köti meg a behatoló anionokat, amelyek károsan befolyásolnák az elektród működését, ha azok az 5 elektródfém felületén játszódnának le. A kemiszorpciós réteg hatása tehát abban nyilvánul meg, hogy a behatoló anionok a nagy felületű rézporon megkötődve, nem tudnak eljutni az elektródfémhez mindaddig, amíg a behatoló anionok útjában aktív felületű rézpor szemcse van. A kemiszorpciós réteg alkalmazásával az elektródok működési ideje laboratóriumi mérések alapján megkétszereződött az elektródot legjobban károsító klorid anionokkal szemben is. A cementált rézpor kedvezően hat az elektród elektromos tulajdonságaira, ugyanis csökkenti a védőmassza ellenállását, csökkentve a belső ellenállás okozta mérési hibát, illetve lehetővé teszi a nagyobb terhelhetőséget, igy kisebb bemenő ellenállású műszer alkalmazását. A 4 elektrolitmassza 29,8—35 tömeg% amorf kovasav és réz-szulfát 3:7 tömegarányú keveréke, tartalmaz továbbá 0,2—0,7 tömeg% glicerint, nedvességtartalma 64,8— 70 tömeg%. A 3 védőmassza és a 4 elektrolitmassza közvetlenül érintkezik egymással. A 3 védőmassza és 4 elektrolitmassza egymáshoz vizsonyított tömegaránya 7—10:1. Az elektródban elektrolitrezet alkalmazunk elektrödfémként. A huzal felülete akkora, hogy kb. 20 pA-s terhelés mellett a polarizáció mértéke 0,,5—1 mV. A 2 féligáteresztő hártya kialakítása úgy történik, hogy az üres 1 kerámia testbe nátrium-szilikát lúgos oldatát, azaz a kereskedelemben kapható vízüveget töltünk. A vízüeveget az 1 kerámia test magába szívja. 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
