DE750417C

DE750417C - Vorrichtung zur Verringerung des Einflusses der Polarisation auf die Messgenauigkeitvon stossweise belasteten Elektrolytzaehlern

Info

Publication number: DE750417C
Application number: DE1940750417D
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Stroszeck
Priority date: 1940-05-05
Filing date: 1940-05-05
Publication date: 1945-01-24

Description

Vorrichtung zur Verringerung des Einflusses der Polarisation auf die Meßgenauigkeit von stoßweise belasteten Elektrolytzählern Bei der Elektrolyse tritt bekanntlich die sogenannte Polarisation auf. Der Verlauf der elektrolytischen Reaktion in Elektrolytzäblern und der dabei auftretenden Polarisation ist in der sogenannten Nernstschen Formel rechnerisch erfaßt. Dabei bedeutet E die Spannung, R den Widerstand, T die absolute Temperatur, hr, die Wertigkeit der Ionen und P bzw. p die Lösungsdrucke an den Elektroden. Aus der Formel geht hervor, daß die Polarisation durch Verschiedenheit der Lösungsdrucke an den beiden Elektroden ihre Ursache hat. Die Polarisation ist abhängig vom logarithmischen Verhältnis der Lösungsdrucke an den Elektroden. Da diese aber immer etwas verschieden sind, ist auch die Polarisationsspannung größer als Null. Sie ist zwar bei vermohrten Elektroden kleiner als die sogenannte Zersetzungsspannung des Elelçtrolyten, beträgt jedoch immer noch je. nach Zählerart 2 bis Io 01o der gesamten Meßspannung, so daß sie 14eineswegs vernachlässigt werden kann.
Da sich weiter die Polarisation beim Einschalten des Stromes allmählich aufbaut und beim Ausschalten des Stromes nicht augenbl ickl ich verschwindet, sondern sehr langsam abklingt, so steigen die Meßfehler bei Elektrolytzählern, wenn sie unter besonders ungünstigen Arbeitsverhältnissen, wie bei schneller und unregelmäßiger Aufeinanderfolge von Ein- und Ausschaltungen der Zähler stehen.
Die Erfindung hat nun die Aufgabe, derartige Njießfehler bei Elektrolytzählern zu beseitigen.
Erfindungsgemäß wird die Polarisationsspannung durch eine von der Belastung und vom Polarisationsvorgang zeitlich abhängige llilfsgegeílspannung ausgeglichen.
So kann man z. B. in den Zellenstromkreis ein oder mehrere vom Meßstrom beheizte Thermoelemente einschalten, deren Spannung der Polarisationsspannung entgegengesetzt gerichtet ist. Unter Umständen kann das Thermoelement aus Teilen des Zellenmeßl;reises selbst bestehen, indem man den SIeßkreis aus verschiedenen Nietallen oder Legierungen in geeigneter VVeise zusammensetzt.
Es ist zwar bekannt, bei Elektrolytzählern eine Hilfsspannung zu verwenden, doch hatte diese bisher nur die Aufgabe, die eigentliche elektrolytische Abscheidung zu verursachen.
Die Hilfsspannung ist bei der bekannten Einrichtung so geschaltet, daß ein ausgleich zwischen Polarisationsspannung und Hilfsspannung nicht in jedem Augenblick möglich ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Im Zuge der Leitung N liegt der NebenwiderstandI, an dem über einen Vonviderstand 2 die elektrolytische Zelle 3 angeschlossen ist. In der einen Zellenzuleitung ist das vom Nebenwiderstand 1 beheizte Thermoelement 4 eingeschaltet. Bei der eingezeichneten i'olarität hat die Polarisationsspannung die durch ausgezogenen Pfeil angedeutete Richtung. I)as Thermoelement4 wird derart gepolt, daß seine Spannung die durch gestrichelten Pfeil angedeutete Richtung hat. Die für die Erwärmung und Abkühlung des Thermoelements maßgebende Zeitkonstante wird durch Anpassung der Wärmekapazität, des Wärmeübergangswiderstandes usw. etwa der Zeitkonstante der Polarisationsspannung gleichgemacht. Beide Spannungen verlaufen zeitlich nach den bei Anwärmung und Abkühlung bekannten e-Funktionen. Auch die Größe der beiden Spannungen wird so gegeneinander abgeglichen, daß sich wenigstens für den wichtigsten Belastungshereich ein voller Ausgleich ergibt, also beispielsweise für den Belastungsbereich der Nennlast.
Die Erfindung arbeitet folgendermaßen: aeim Einschalten des Stromes ist zunächst keine Polarisationsspannung vorhanden. Auch fehlt die Spannung des Thermoelements, da seine leiden Lötstellen gleiche Temperatur haben. Sobald der Strom längere Zeit durch die Zelle 3 hindurchgegangen ist, baut sich wegen der Verschiedenheit der Lösungsdrucke an den Elektroden in bekannter Weise die Polarisationsspannung auf, um schließlich einen von der jeweiligen Belastung abhängigen stationären Wert zu erreichen. In derelben Weise entwickelt sich aber auch allmahl ich die Ililfsspannung des Thermoelements, da die vom Nebenwiderstand I beheizte Lötstelle sich mehr und mehr erwärmt, während die andere in der Nähe der Zelle liegende Lötstelle im wesentlichen die gleiche Temperatur beibehält. Sind nun voraussetzungsgemäß die Zeitkonstanten der Polarisationsgegenspannung und der Thermoelementspannung einander gleich und die Spanrungen selbst aufeinander abgeglichen, dann gleichen sich die beiden Spannungen in jede@ Augenblick aus.
Beim Abschalten des Stromes klingt die Polarisationsspannung allmählich ab, sie würde an sich einen Rückstrom, der sich durch die Teile I, 2, 3 schlieBt, herbeiführen, der einen Rücktransport des abgeschiedenen Meßstoffes und damit einen Nfeßfehler zur Folge hätte. Dieser Rücktransport des Meßstoffes wird aber durch die Ilil fsgegenspannung des Thermoelements, die ebenfalls allmählich abklingt, weil sich die vom Nebenwiderstand I beheizte Lötstelle abkühlt, unterbunden.
Die beschriebene Abgleichung läßt sich für eine bestimmte Belastung, z. B. für Nennstrom, ohne Schwierigkeiten durchführen.
Bei anderen Belastungsstufen können sich aber Restfehler ergeben, weil die Polarisationsspannung sich proportional mit dem Strom, die Hilfsgegenspannung des Thermoelements ebenso wie die Temperatur desselben etwa proportional mit dem Ouadrat des Stroms ändert. Will man auch diese Restfehler unterdrücken, dann kann man Thermoelemente verwenden, deren EMK nicht proportional der Temperatur ist. oder man kann in den Stromkreis des Thermoelements Widerstande einschalten, deren Leitfähigkeit l)Ci Temperaturzunahme abnimmt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Vorrichtung zur Verringerung des Einflusses der Polarisation auf die Meßgenauigkeit von stoßweise belasteten Elektrolytzählern, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationsspannung durch eine voll der Belastung und vom Polarisatlonsvorgang zeitlich abhängige Hilfsgegenspannung ausgeglichen wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsgegenspannung durch wenigstens ein vom strom, insbesondere vom Neben widerstand. (I) der Zelle (3) beheiztes Theyrmoelement (4) erzeugt wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch2, dadurch gekennzeichnet, daß das Thermoelement aus Teilen des Zellenmeßkreises selbst besteht.

Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: österreichische Patentschrift Nr. I35 207; Archiv für Technisches Messen J 772-1 (1. Februar 1939).