Срібно-сульфатний електрод порівняння неполяризований

Реферат: Срібно-сульфатний електрод порівняння неполяризований містить срібний електрод з поверхневим шаром сульфату срібла в електроліті на основі насиченого розчину сульфату калію. В електроліт вводиться етиловий спирт або етиленгліколь при наступному співвідношенні компонентів: 3 калій (натрій) сірчанокислий насичений (г/дм ) 25-30 спирт етиловий (% (об.)) 60-70 або етиленгліколь (% (об.)) 50-60. UA 79481 U (54) СРІБНО-СУЛЬФАТНИЙ ЕЛЕКТРОД ПОРІВНЯННЯ НЕПОЛЯРИЗОВАНИЙ UA 79481 U UA 79481 U 5 Корисна модель належить до електрохімічних виробництв, зокрема напівізольованими від електроліту камерами зі срібно-сульфатним електродом порівняння, і може бути використана в складі систем і моніторингу процесів з участю сірчанокислих розчинів для вимірювання потенціалів в виробництві та експлуатації свинцевих акумуляторів, виробництві діоксидів титану та мангану. Найбільш поширеним електродом порівняння для вимірювання потенціалів сульфатних середовищ є ртутно-сульфатний електрод, який включає ртуть з поверхневим шаром сульфату ртуті і металевим інертним струмовідводом. В залежності від концентрації іонів SO 2  в розчині 4 він має потенціал Ep.c.  0,6156  0,0296 lg aSO2  , (де 0,6156 - стандартний потенціал, a SO 2  4 10 15 20 25 30 35 40 45 50 SO 2  ) 4 4 активність іонів [1]. До недоліків даного електрода слід віднести використання металевої ртуті, яка токсична, а також її рідкий стан, що призводить до зміни межі метал - сульфат ртуті електроліт. Ці зміни призводять до коливань потенціалів, механічних пошкоджень і невірних вимірювань. Найбільш близьким за технічною суттю є срібно-сульфатний електрод (ССЕ) порівняння, описаний в [2], в якому сульфат срібла, нанесений на срібло, контактує з насиченим розчином сульфату калію. Він використовується для вимірювання потенціалів електродів свинцевих акумуляторів в умовах їх експлуатації. До недоліків такого електрода слід віднести повільну розчинність Ag2SO4 у розчині K2SO4, що не забезпечує стабільне значення потенціалу системи Ag, Ag2SO4/SO4, як електрода II роду. Така розчинність викликає коливання потенціалу на 10-50 мВ, що не можливо у використанні в електродах порівняння. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення ССЕ порівняння шляхом введення в електроліт етилового спирту (етанолу) або етиленгліколю з метою стабілізації потенціалів та зменшення розчинності сульфату срібла. У таких електролітах після витримки електрода Ag, Ag2SO4 протягом 4-5 годин його потенціал стабілізується і в подальшому змінюється лише на 2-5 мВ в залежності від температури середовища. На кресленні зображено схему сульфатно-срібного електрода. На кресленні позначені: 1 - корпус; 2 - герметизуюча кришка; 3 - отвір для подачі електроліту; 4 - струмовідвід; 5 - зварний контакт; 6 - срібний електрод; 7 - електроліт; 8 - шар покриття сульфату срібла; 9 - капіляр зі зволоженою тканиною. Запропонований електрод включає електролітичну камеру 1 з розміщеним в ній срібним дротом 6, на поверхню якого нанесено сульфат срібла 8. Він контактує з електролітом насиченим розчином сульфату калію з етанолом або етиленгліколем. Стаціонарний потенціал такого електрода має величину Ер.с.=0,64÷0,68 В відносно нормального водневого електрода. Електрод має герметичну кришку з отвором для подачі електроліту 3, а також капіляр 9 зі зволоженою електролітом тканиною для збереження електричного контакту. Потенціал ССЕ визначається шляхом вимірювання електрорушійної сили (ЕРС) з відомим електродом порівняння. ССЕ порівняння виготовляють шляхом заповнення корпусу електролітом та розміщення електрода зі срібного дроту, на поверхню якого нанесено Ag 2SO4. Дріт закріплюється в кришці електрода. Електроліт готують введенням K2SO4 у воду до насичення і додають необхідну кількість спирту або етиленгліколю. Електроліт фільтрують і вводять у корпус елемента при температурі 20÷25 °C. Для обґрунтування граничних концентрацій компонентів електроліту було виготовлено декілька зразків електродів. Порівняльні іспити були проведені на зразку - прототипі. У таблиці приведені значення потенціалів зразків електродів, виготовлених з насиченим K 2SO4 (№ 1, прототип), з етанолом (№ 2, 3, 4) та етиленгліколем (№ 5, 6, 7) з різною об'ємною концентрацією. На зразку без домішок в насиченому сульфаті калію (№ 1) мають місце значні коливання потенціалів 50÷100 мВ, пов'язані з розчинністю Ag2SO4 в електроліті, а при введенні в електроліт спирту або етиленгліколю розчинність сульфату срібла зменшується і коливання потенціалів не перевищують 2÷5 мВ. Використання етиленгліколю необхідно у разі вимірювання потенціалів при низьких температурах (-5 ÷ -20 °C). Найбільш стабільне значення потенціалів зразків ССЕ в електролітах, де кількість домішок складає 60÷70 % (об.). Менші кількості спиртів не забезпечують коливання потенціалів до 5÷6 мВ, а більші концентрації призводять до збільшення опору електроліту та утворення осадів кристалогідратів K 2SO4. 1 UA 79481 U Таблиця Значення потенціалів срібно-сульфатного електрода № Електрод термін, доба 1 Відомий 2 3 4 Замовлений 5 6 7 Ag, Ag2SO4 K2SO4 нас., Ag, Ag2SO4 K2SO4 нас., Сп 50* Ag, Ag2SO4 K2SO4 нас., Cп 70 Ag, Ag2SO4 K2SO4 нас., Cп 80 Ag, Ag2SO4 K2SO4 нас., Eг 50** Ag, Ag2SO4 K2SO4 нас., Ег 60 Ag, Ag2SO4 K2SO4 нас., Eг 70 Величина потенціалу, В (н.в.е.) 0 20 30 50 60 0,65 0,67 0,66 0,65 0,69 0,70 0,680 0,681 0,683 0,680 0,682 0,683 0,683 0,685 0,682 0,685 0,685 0,683 0,688 0,687 0,685 0,686 0,687 0,685 0,67 0,67 0,66 0,65 0,66 0,67 0,680 0,680 0,685 0,683 0,681 0,685 0,675 / 10 0,670 0,672 0,675 0,678 0,680 / / / / / / Примітки: *Сп 50 - етанол 50 % (об.), **Ег 50 - етиленгліколь 50 % (об.) 5 Таким чином, оптимальним складом електроліту запропонованого срібно-сульфатного електрода порівняння є варіанти розчинів з наступним співвідношення компонентів: калій (натрій) сірчанокислий 25-30 3 насичений, г/дм спирт етиловий (етанол), % (об.) 60-70 або етиленгліколь, % (об.) 50-60. Запропонований срібно-сульфатний електрод порівняння має стабільний потенціал, який змінюється в інтервалі температур 18÷25 °C на 3÷5 мВ, а при 0 ÷ -20 °C - 2÷3 мВ. Величина електродного потенціалу електрода визначається емпіричною формулою: (де E0 - стандартний потенціал ССЕ (0,68 В), a SO 2  ECCE  E0 CCE  0,0591 / 2  lg aSO2 CCE 4 4 активність іонів SO 2  ). 4 10 Джерела інформації: 1. Антропов Л.І. Теоретична електрохімія. - К.: Либідь, 1993. - 540 с. 2. Paul Ruetschi Silver-silver sulfate reference electrodes for lead-acid batteries // Journal of Power Sources, Volume 113, Issue 2, 27 January 2003. - Pages 363-370. 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 Срібно-сульфатний електрод порівняння неполяризований, що містить срібний електрод з поверхневим шаром сульфату срібла в електроліті на основі насиченого розчину сульфату калію, який відрізняється тим, що в електроліт вводиться етиловий спирт або етиленгліколь при наступному співвідношенні компонентів: 3 калій (натрій) сірчанокислий насичений (г/дм ) 25-30 спирт етиловий (% (об.)) 60-70 або етиленгліколь (% (об.)) 50-60. 2 UA 79481 U Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3