ES2991685T3 - Dispositivo de medición de corrosión - Google Patents
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Abstract
Aparato (200) para detectar la corrosión de un revestimiento (250) de un objeto (216), comprendiendo el aparato: un cuerpo eléctricamente conductor (202) que define una cavidad (204) para contener un electrolito (206), estando dispuesto el cuerpo (202) para estar, en uso, en contacto eléctricamente conductor con el objeto (216) y dispuesto para aislar, en uso, el electrolito (206) del objeto; y un primer electrodo (208) dentro de la cavidad (204), estando dispuesto el primer electrodo (208) para conexión eléctrica a un potenciostato (402) o a un galvanostato y estando dispuesto, en uso, para estar en contacto eléctrico con el electrolito (206) en la cavidad (204); en donde el cuerpo (202) comprende una primera parte (222) y una segunda parte (224), siendo la segunda parte (224) movible de manera deslizable con relación a la primera parte (222) entre una posición retraída y una posición extendida. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo de medición de corrosión
Campo
Esta invención se refiere a aparatos y sistemas para su uso en la detección de cambios electroquímicos en un objeto. En ciertas realizaciones, se refiere a un dispositivo de celda electroquímica. En otras realizaciones, se refiere a sistemas que incluyen ese dispositivo.
Antecedentes
En general, es deseable poder detectar con precisión el cambio electroquímico en ciertos objetos. La detección de cambios electroquímicos en un objeto puede ayudar, por ejemplo, en la determinación de los requisitos de mantenimiento para el objeto. Por ejemplo, si se detecta un cambio electroquímico significativo en el objeto, se puede determinar que es necesario aplicar, o volver a aplicar, un revestimiento protector al objeto, o que es necesario reemplazar parte del objeto. Si no se detecta ningún cambio electroquímico significativo en el objeto, entonces se puede determinar que no se requiere mantenimiento. Partes de estructuras tan diversas como tuberías, coches, las aeronaves y las plataformas petroleras se someten a pruebas de cambio electroquímico para determinar los requisitos de mantenimiento.
Los errores en la detección de cambios electroquímicos en un objeto pueden conducir a un mantenimiento excesivo o a un mantenimiento insuficiente. Por ejemplo, en el caso de que se detecte erróneamente un cambio electroquímico significativo, se puede aplicar o volver a aplicar innecesariamente un revestimiento protector a un objeto, o se puede reemplazar una parte del objeto, cuando el objeto de hecho no ha experimentado un cambio electroquímico significativo. En el caso de una medición que no detecta el cambio electroquímico, aunque en realidad el objeto sí está experimentando dicho cambio, es posible que no se lleve a cabo un mantenimiento adecuado, aunque sea necesario.
Un método para detectar cambios electroquímicos en un objeto es a través de una técnica de Resistencia de Polarización Lineal (LPR).
Otro método de detección de cambio electroquímico en un objeto es realizando espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS). En la EIS, se aplica un potencial alterno a una celda electroquímica y se mide la respuesta de la celda (su impedancia electroquímica). La impedancia medida, y en particular su dependencia de la frecuencia, puede analizarse para determinar si se ha producido un cambio electroquímico en un objeto.
La EIS puede realizarse en casi cualquier objeto o sistema que pueda modelarse mediante un circuito eléctrico equivalente. Por ejemplo, La EIS se puede realizar de manera útil en un objeto que consiste en un sustrato metálico con un revestimiento protector. Una configuración estándar para realizar la EIS en un objeto de este tipo consiste en una celda electroquímica y un potenciostato o un galvanostato. La celda electroquímica está compuesta por un electrolito, un electrodo de referencia, un contraelectrodo y un electrodo de trabajo. El objeto (que consiste en el sustrato metálico y su revestimiento) actúa como electrodo de trabajo.
El electrodo de referencia y el contraelectrodo se colocan en el electrolito, que generalmente es una solución que se asemeja mucho al entorno de aplicación real del material que se está probando. El electrolito, el electrodo de referencia y el contraelectrodo se colocan por encima de la muestra recubierta (electrodo de trabajo). Todos los electrodos están conectados a un potenciostato o a un galvanostato, o a un instrumento que puede funcionar como potenciostato o galvanostato. El potenciostato aplica un potencial entre el electrodo de referencia y el electrodo de trabajo y analiza la respuesta del sistema para determinar el estado electroquímico del sistema y cómo cambia este con el tiempo. El galvanostato controla el flujo de corriente entre el electrodo de trabajo y el contraelectrodo y mide la diferencia de potencial entre el electrodo de referencia y el electrodo de trabajo.
La EIS se realiza con celdas electroquímicas abiertas. Cada una tiene el electrodo de referencia, contraelectrodo y electrolito descritos anteriormente (y, en uso, el electrodo de trabajo en forma del objeto que se está probando). En una celda electroquímica abierta, el electrolito se coloca en contacto directo con el objeto que va a probarse. Un ejemplo de una celda electroquímica abierta de este tipo se muestra en la figura 1(a). Como puede verse en esta figura, el cuerpo de la celda proporciona paredes para contener el electrolito, pero no tiene base. En su lugar, la base la proporciona el objeto que va a probarse, de modo que el electrolito esté en contacto con el objeto que va a probarse. Por el contrario, en una celda electroquímica sellada, el electrolito no se pone en contacto directo con el objeto que va a probarse; en su lugar, una pared del cuerpo de celda separa el electrolito del objeto que va a probarse. Tanto las celdas electroquímicas abiertas como las selladas, en formas conocidas, tienen desventajas. Las mediciones que usan celdas electroquímicas abiertas pueden provocar daños en el objeto que se está probando debido al contacto directo entre el electrolito y el objeto. Dicho daño se ilustra esquemáticamente en la figura 1(b), que muestra una vista esquemática de una muestra después de la prueba con la celda electroquímica abierta en la figura 1(a). Asimismo, las celdas electroquímicas abiertas solo pueden usarse de manera confiable en superficies sustancialmente horizontales de un objeto, si una celda electroquímica abierta se fija a una superficie de un objeto que está en ángulo, o de hecho está orientada hacia abajo, el electrolito se filtrará desde la celda. Si, como resultado de una fuga de electrolito, el volumen de electrolito cambia durante una medición, la medición resultante no será fiable.
Las mediciones que utilizan una celda electroquímica sellada evitan las desventajas anteriores, pero vienen con sus propias desventajas. Por ejemplo, en celdas electroquímicas selladas existentes, es difícil lograr un buen contacto eléctrico entre el cuerpo de la celda y el objeto que va a probarse. Si hay un espacio de aire entre el cuerpo de celda y el objeto que va a probarse, no se podrán tomar mediciones en absoluto, o serán inexactas.
Para mejorar el contacto eléctrico entre el cuerpo de celda y el objeto, el cuerpo de celda se puede fijar al objeto usando un adhesivo. Esto, sin embargo, puede dejar adhesivo residual en un objeto después de la prueba, que puede promover un cambio electroquímico no deseado en el objeto. Además, dado que las propiedades de material del adhesivo generalmente no coinciden con las del objeto que se está probando, esto puede introducir imprecisiones en las mediciones realizadas usando una celda de este tipo. Aunque tales imprecisiones pueden eliminarse matemáticamente, dicha eliminación es solo aproximada. Por último, dado que una celda que incluye electrolito puede ser relativamente pesada, no puede fijarse de manera fiable a superficies no horizontales usando un adhesivo, ya que existe el riesgo de que falle.
Las celdas electroquímicas abiertas y selladas también comparten algunas desventajas que son comunes a ambos tipos de celda.
En primer lugar, para detectar cambios electroquímicos en un objeto que se ha revestido con un revestimiento protector no conductor, parte del revestimiento debe eliminarse para hacer contacto eléctrico con el objeto y formar así el electrodo de trabajo. Esto expone una región (típicamente pequeña) del objeto al entorno y, por lo tanto, lo expone a cambios electroquímicos adicionales, como la corrosión.
En segundo lugar, aunque las celdas electroquímicas existentes para la medición del cambio electroquímico en un objeto pueden ser útiles en aplicaciones de laboratorio, pueden ser poco prácticas o incluso inadecuadas para mediciones de campo in situ, en particular en casos donde el área que va a analizarse es grande. Las celdas convencionales normalmente solo pueden analizar unos pocos centímetros del objeto sobre el que se colocan, debido al área relativamente pequeña que cubren. Esto significa que tales celdas convencionales son de uso limitado para el análisis de un área grande.
Aunque tales sensores tienen un rango teórico máximo para la detección de aproximadamente 0,5 m alrededor del sensor, la precisión de la detección disminuye a medida que aumenta la distancia desde el sensor. Esto puede significar que se requiere un gran número de sensores (o un gran número de mediciones repetidas) para detectar en un área grande. También habrá "zonas muertas" entre regiones detectadas, ya que las regiones detectadas son aproximadamente circulares y, por lo tanto, no encajan perfectamente entre sí.
Para aumentar el área detectada usando un sensor más pequeño, un gel conductor se puede extender sobre un revestimiento. Este gel, aunque relativamente inerte, puede atraer no obstante sal u otras partículas corrosivas y puede actuar para pegarlas a la superficie, incluso después de limpiar el gel. Esto puede aumentar el cambio electroquímico en el objeto.
El uso de un sensor más grande aumenta el área que se puede probar, pero los sensores más grandes no son apropiados para todas las aplicaciones. Cuando se requiere la detección de solo un área pequeña en una ubicación de difícil acceso, un sensor más grande puede ser inapropiado porque puede no encajar en el espacio disponible. Incluso cuando la ubicación es accesible, si solo es de interés un área relativamente pequeña, el uso de un sensor más grande puede dar como resultado tiempos de procesamiento excesivos de las mediciones en relación con un sensor más pequeño que podría haberse aplicado al área de interés.
Es un objeto de al menos ciertas realizaciones abordar uno o más de estos problemas.
El documento JP S60 200153 A divulga protectores fijados a dos puntos en una película proporcionada en la superficie de un sustrato metálico a través de cauchos aislantes, electrodos metálicos dispuestos en la película dentro de los protectores a través de un gel de agar que contiene un 3 % de salmuera e imanes en forma de anillo colocados sobre el mismo para fijar los electrodos.
El documento KR 100763569 BI divulga un sensor capacitivo de tipo matriz para medir un defecto superficial de metal para detectar un defecto en la superficie metálica usando electrodos entre los que se forma capacitancia.
Sumario
De acuerdo con la presente invención, se proporciona un aparato para su uso en la medición de un espectro de impedancia de un revestimiento sobre un sustrato metálico, comprendiendo el aparato las características de la reivindicación 1 adjunta.
El cuerpo, al estar dispuesto físicamente para aislar, en uso, el electrolito del objeto permite que el aparato se use para detectar el estado electroquímico de un objeto sin que el electrolito entre en contacto con el objeto. Esto elimina el riesgo de daño al objeto que se está probando debido al contacto directo entre el electrolito y el objeto.
Al ser sustancialmente conductor de electricidad, el cuerpo sustancialmente conductor de electricidad es suficientemente conductor para conducir electricidad entre el primer electrodo y el objeto. En otras palabras, el cuerpo sustancialmente conductor de electricidad es conductor de electricidad. Sustancialmente todo el cuerpo puede ser sustancialmente conductor de electricidad. Esto significa que el cuerpo puede aplicarse en un número de orientaciones al objeto y aún estar en contacto eléctricamente conductor con el objeto. También significa que el cuerpo puede fabricarse a partir de un único material. Esto puede ser más rentable que usar más de un material. Como alternativa, solo una parte del cuerpo puede ser sustancialmente conductora de electricidad. Esto significa que una parte del cuerpo que necesita estar en contacto eléctricamente conductor con el objeto para que se realice la detección usando el aparato puede estar formada de un material eléctricamente conductor, y el resto del cuerpo puede estar formado de otro material. Esto puede reducir el coste del aparato donde el material eléctricamente conductor es significativamente más caro que el otro material utilizado.
[Electrodos]
El primer electrodo puede ser un contraelectrodo. En otras palabras, el primer electrodo puede estar dispuesto para, en uso, suministrar corriente al electrolito. El contraelectrodo puede tener la forma de una malla. El contraelectrodo puede ser de un material electroquímicamente inerte sustancialmente. El contraelectrodo puede ser de platino o de aluminio.
El aparato puede comprender además un segundo electrodo. El segundo electrodo puede ser un electrodo de referencia. En otras palabras, el segundo electrodo puede estar dispuesto para usarse para medir el potencial de otro electrodo. El electrodo de referencia puede ser un electrodo de hidrógeno, un electrodo de calomelanos saturado, un electrodo de sulfato de cobre-cobre (II), un electrodo de cloruro de plata o un electrodo de paladiohidrógeno.
El primer electrodo puede ser un electrodo de trabajo.
[Cuerpo]
El cuerpo puede ser de aluminio. El cuerpo puede ser de platino. Cuando el cuerpo es de aluminio, el cuerpo tiene una conductividad eléctrica bastante alta y es bastante inerte electroquímicamente, mientras que también está formado por un material que es relativamente económico. Cuando el cuerpo está formado de platino, el cuerpo tiene una alta conductividad eléctrica y es electroquímicamente no reactivo. Esto significa que el cuerpo es capaz de conducir electricidad a través del aparato hacia y/o desde el objeto que va a probarse, sin experimentar un cambio electroquímico. El cambio electroquímico del cuerpo puede afectar las mediciones del cambio electroquímico en un objeto, porque la medición recogerá el cambio electroquímico del cuerpo de celda.
De acuerdo con la invención, el cuerpo tiene una primera superficie dispuesta para, en uso, estar en contacto eléctricamente conductor con el objeto a lo largo de sustancialmente la totalidad de una longitud de la primera superficie y puede comprender al menos una primera parte y una segunda parte, la segunda parte puede moverse de manera deslizante con respecto a la primera parte desde una primera posición retraída a una segunda posición extendida, de modo que la longitud de la primera superficie es mayor cuando la segunda parte está en la segunda posición que cuando la segunda parte está en la primera posición. Cuando el cuerpo está dispuesto como se acaba de describir, es capaz de "moverse como un telescopio". Esto se analiza adicionalmente a continuación.
El aparato puede comprender además un electrolito contenido por la cavidad; un potenciostato o un galvanostato conectado eléctricamente al primer electrodo; y un conector eléctrico dispuesto para conectarse eléctricamente al objeto. Esta disposición proporciona un aparato completo que puede usarse sin otras modificaciones o adiciones para detectar cambios electroquímicos en un objeto, simplemente aplicando el cuerpo al objeto y conectando el conector eléctrico al objeto.
Un sistema para su uso en la medición de un espectro de impedancia de un revestimiento sobre un sustrato metálico comprende un primer aparato como se ha descrito anteriormente, en donde el al menos un primer electrodo comprende un contraelectrodo; y un segundo aparato como se ha descrito anteriormente, en donde el al menos un primer electrodo comprende un electrodo de trabajo.
[Efectos]
Al proporcionar un segundo aparato, el objeto en el que se va a detectar el cambio electroquímico se puede convertir en un electrodo de trabajo sin la necesidad de conectar un conector eléctrico directamente al objeto. Por tanto, en aplicaciones en las que el objeto tiene un revestimiento protector, no es necesario retirar un parche de este revestimiento para probar un objeto bajo un revestimiento no conductor.
[Sellado]
El cuerpo puede estar dispuesto para retener el electrolito en sustancialmente cualquier orientación del cuerpo. La primera y segunda partes pueden ser sustancialmente tubulares y pueden estar dispuestas de tal manera que al menos una primera porción de una de las partes esté radialmente dentro de la otra parte cuando la segunda parte esté en la primera posición. La primera y segunda partes pueden disponerse de tal manera que cuando la segunda parte está en la primera posición, una porción mayor de una de las partes está radialmente dentro de la otra parte que cuando la segunda parte está en la segunda posición. Cada una de las partes primera y segunda puede comprender un extremo que es distal de la otra parte y que está cerrado. Por ejemplo, los extremos distales pueden estar dispuestos para no permitir que un líquido pase a través de ellos.
Al estar dispuesto para retener el electrolito en sustancialmente cualquier orientación, esta configuración permite que el cuerpo se una a una superficie en sustancialmente cualquier orientación, sin que el electrolito se escape del cuerpo. Como se ha analizado anteriormente, si el electrolito se escapa durante la medición, los resultados de medición se ven afectados negativamente. Este diseño sellado puede estar en sinergia con el uso de imanes en el aparato, ya que, juntas, estas características permiten que el aparato se una en cualquier orientación, incluso boca abajo, de modo que se pueda unir, por ejemplo, a techos y estructuras con una configuración geométrica desafiante.
[Recubrimiento eléctricamente conductor]
El aparato puede comprender además un recubrimiento sustancialmente conductor de electricidad en al menos una porción de la primera superficie, el recubrimiento sustancialmente conductor de electricidad dispuesto para conducir, en uso, electricidad entre la primera superficie y el objeto. Cuando la segunda parte tiene al menos una primera porción que está radialmente dentro de la primera parte cuando la segunda parte está en la primera posición, el recubrimiento puede estar dispuesto en una segunda porción de la segunda parte que no está radialmente dentro de la primera parte cuando la segunda parte está en la primera posición. El recubrimiento puede estar dispuesto para moverse desde un primer estado cuando la segunda parte está en la primera posición a un segundo estado cuando la segunda parte está en la segunda posición, en donde el segundo estado se extiende con respecto al primer estado.
De esta forma, el recubrimiento se extiende y se contrae con el movimiento correspondiente de la segunda parte y, por lo tanto, permite que se mantenga el contacto eléctricamente conductor entre la segunda parte y el objeto que va a probarse, independientemente de la posición de la primera parte. Sin el recubrimiento, cuando la primera y segunda parte son sustancialmente tubulares y la segunda parte tiene una primera porción que está radialmente dentro de la primera parte cuando la segunda parte está en la primera posición y una segunda porción de la segunda parte que no está radialmente dentro de la primera parte cuando la segunda parte está en la primera posición, si el cuerpo se aplica a una superficie plana, la segunda porción no estará en contacto eléctricamente conductor con la superficie. Esto puede permitir que todo el cuerpo esté en contacto eléctricamente conductor con un objeto que va a probarse, o al menos el área de contacto aumente con respecto a una disposición en la que el recubrimiento no está presente.
El recubrimiento puede ser una malla que está dispuesta para extenderse y/o comprimirse. El recubrimiento puede ser un material plegado que está dispuesto para extenderse y/o comprimirse. El recubrimiento puede ser una bobina que está dispuesta para extenderse y/o comprimirse. Cada una de estas disposiciones permite que el recubrimiento se mueva desde un primer estado cuando la segunda parte está en la primera posición a un segundo estado cuando la segunda parte está en la segunda posición, en donde el segundo estado se extiende con respecto al primer estado.
El recubrimiento esencialmente conductor de electricidad puede tener una conductividad eléctrica que sea al menos igual a la conductividad eléctrica del cuerpo sustancialmente conductor de electricidad.
El recubrimiento esencialmente conductor de electricidad puede extenderse radialmente alrededor de la segunda parte. Esto permite que el aparato se use en cualquier orientación radial, mientras se mantiene el contacto eléctrico entre la segunda parte y el objeto al que se aplica el cuerpo.
[Tuberías]
El cuerpo puede comprender una primera y una segunda tubería en comunicación fluida con la cavidad. La primera tubería puede estar dispuesta para usarse para introducir electrolito en la cavidad. La segunda tubería puede estar dispuesta para permitir que el aire escape de la cavidad. La primera tubería puede extenderse más hacia el interior de la cavidad que la segunda tubería. Esto permite que el cuerpo se llene completamente con electrolito y, por lo tanto, evita que se formen bolsas de aire dentro de la cavidad, lo que afectaría negativamente a las mediciones usando el aparato.
[Imán]
El cuerpo puede comprender al menos un imán dispuesto para, en uso, aplicar una fuerza magnética al objeto y, de este modo, unir el cuerpo al objeto. Esto permite unir el cuerpo a un objeto sin el uso de pegamento. Cuando la segunda parte tiene al menos una primera porción que está radialmente dentro de la primera parte cuando la segunda parte está en la primera posición, el al menos un imán puede estar dispuesto en una superficie radialmente interior de la segunda parte.
Breve descripción de los dibujos
Las realizaciones específicas se describirán a continuación solo a modo de ejemplo y con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1(a) muestra una vista esquemática de una celda electroquímica abierta;
la figura 1(b) muestra parte de un objeto después de que se haya realizado la EIS en él usando la celda electroquímica abierta;
la figura 2 muestra un primer ejemplo de un aparato para su uso en la detección de cambios electroquímicos en un objeto, el aparato en forma de un dispositivo de celda electroquímica de dos electrodos y mostrado en su estado extendido;
la figura 3 muestra el dispositivo de celda electroquímica de dos electrodos en su estado retraído;
la figura 4 muestra el dispositivo de celda electroquímica de dos electrodos en uso en su estado extendido, conectado a un galvanostato;
la figura 5 muestra un dispositivo de celda electroquímica de electrodo de trabajo;
la figura 6 muestra un sistema para detectar cambio electroquímico en un objeto, el sistema en forma de una configuración de dispositivo de dos celdas electroquímicas; y
la figura 7 muestra un dispositivo de celda electroquímica de electrodo único con un contraelectrodo y un electrodo de referencia combinados.
Descripción detallada
Con referencia a la figura 2, a continuación se describirá un ejemplo de un aparato para su uso en la detección de cambio electroquímico en un objeto. En este ejemplo, el aparato es un dispositivo de celda electroquímica de dos electrodos 200. El dispositivo de celda electroquímica 200 tiene un cuerpo sustancialmente conductor de electricidad en forma de una carcasa de dispositivo de celda 202. La carcasa de dispositivo de celda 202 define una cavidad 204 que, en uso, se llena con electrolito 206. El dispositivo de celda electroquímica 200 también tiene un primer electrodo en forma de contraelectrodo 208. En este ejemplo, el dispositivo de celda electroquímica 200 también tiene un segundo electrodo en forma de electrodo de referencia 210. Los electrodos están dentro de la cavidad 204 y están conectados a los cables 212 y 214 para conectarse eléctricamente a un potenciostato o a un galvanostato cuando el dispositivo de celda electroquímica 200 se usa para detectar un cambio electroquímico en un objeto 216. En este ejemplo, la carcasa de dispositivo de celda 202 contiene dos imanes 218 y 220 que permiten que el dispositivo de celda electroquímica 200 se una al objeto 216. De acuerdo con la invención, la carcasa de dispositivo de celda 202 está compuesta por una primera parte y una segunda parte en forma de tubos exterior e interior 222, 224. El tubo interior 224 se puede mover de manera deslizante con respecto al tubo exterior 222 para extender o retraer la carcasa de dispositivo de celda 202, aumentando o disminuyendo así la longitud de la carcasa 202. La figura 2 muestra el dispositivo de celda electroquímica de dos electrodos 200 en su estado extendido, con el tubo interior 224 extendido. La figura 3 muestra el dispositivo de celda electroquímica de dos electrodos 200 en su estado retraído, con el tubo interior 224 retraído.
El dispositivo de celda electroquímica de dos electrodos 200 se describirá ahora con más detalle con referencia a la figura 2. La figura 2 muestra una sección transversal esquemática del dispositivo de celda electroquímica 200 para medir la velocidad de corrosión de un sustrato revestido 226. La carcasa de dispositivo de celda 202 está compuesta por un tubo interior 224 colocado dentro de un tubo externo 222 de manera telescópica. La celda 200 se puede construir a partir de cualquier material conductor que tenga alta conductividad, sin embargo, la conductividad del material de celda y el material en cuestión deben ser lo más cercanos posible, si no, podría usarse la calibración. En este ejemplo, los tubos interior y exterior 224, 222 están hechos de aluminio. En otro ejemplo, están hechos de platino. Ambos tubos están sellados en la parte inferior 228, superior 230 e intermedia 232. La longitud del dispositivo de celda electroquímica 200 se puede ajustar mediante un botón 234 que, al liberarse, se ajusta y se bloquea en cualquier ranura 236 que encuentre en el tubo interior 224. La extensión telescópica del dispositivo de celda electroquímica 200 permite realizar mediciones en un área más grande del sustrato 226 cuando el dispositivo de celda electroquímica 200 está extendido que cuando está en su estado retraído. La carcasa de dispositivo de celda electroquímica 202 define una cavidad 204. Esta cavidad 204, cuando el dispositivo de celda electroquímica 200 está en uso, contiene un electrolito 206.
La cavidad 204 también tiene un contador 208 y electrodos de referencia 210 en ella, con un respectivo cable de dispositivo de celda de contraelectrodo 214 y un cable de dispositivo de celda de electrodo de referencia 212 extendiéndose fuera de la cavidad 204. El contraelectrodo 208 en este ejemplo tiene la forma de una malla metálica 238. En este ejemplo, el contraelectrodo 208 está hecho de platino. La malla 238 en este ejemplo tiene una superficie de aproximadamente 40 cm2. El electrodo de referencia 210 en este ejemplo es un electrodo de calomelanos saturado, que es muy estable, tiene un cuerpo de vidrio 240. El electrodo de referencia 210 se coloca en el centro de la cavidad 204.
en otros ejemplos, el contraelectrodo 208 puede estar hecho de otro metal electroquímicamente inerte, tal como aluminio. El electrodo de referencia 210 puede ser, por ejemplo, un electrodo de hidrógeno estándar, un electrodo de calomelanos saturado, un electrodo de sulfato de cobre-cobre (II), un electrodo de cloruro de plata o un electrodo de paladio-hidrógeno. En ciertos casos de medición, tal como para seguir frecuencias más altas, tales como frecuencias de 105 Hz o más, el electrodo de referencia 210 está acoplado a través de un condensador a un alambre de metal inerte (tal como un alambre de platino), que puede montarse, por ejemplo, junto al electrodo de referencia 210. El alambre de metal inerte sigue entonces las frecuencias más altas y se obtiene un "electrodo de referencia dual". Esto es particularmente adecuado cuando el electrodo de referencia 210 es un electrodo de calomelanos saturado.
Mediante el uso de electrodos de contador 208 y de referencia 210 separados, el dispositivo de celda electroquímica de dos electrodos 200 de la figura 2 está dispuesto de tal manera que, en uso, el electrodo de referencia 210 no suministra una corriente. Por tanto, la impedancia medida no contiene ninguna contribución de los posibles efectos de polarización del electrodo de referencia 210. además, usando un electrodo de referencia 210 muy estable, tal como el electrodo de calomelanos saturado usado en este ejemplo, la tensión de punto de ajuste y la corriente se pueden establecer con mucha precisión. Esto es particularmente ventajoso para revestimientos fuertemente degradados, para los cuales el potencial es relativamente inestable.
El tubo interior 224 está tapado con una bobina de extensión 242 que, en este ejemplo, está hecha de aluminio. En otros ejemplos, la bobina de extensión 242 puede estar hecha de otro material electroquímicamente inerte, como el platino. La bobina de extensión 242 proporciona contacto eléctrico 244 entre el tubo interior 224 y el sustrato 226. Un tope de bobina 248 en un extremo del tubo interior 224 mantiene la bobina de extensión 242 en su lugar en el tubo interior 224 evitando que se deslice fuera del tubo interior 2. La bobina de extensión 242 se comprime cuando el dispositivo de celda electroquímica 200 se contrae y se extiende cuando el dispositivo de celda electroquímica 200 se extiende. El cuerpo completo del dispositivo de celda electroquímica 200 que incluye la bobina 242 actúa como un contraelectrodo y entra en contacto con el sustrato 226 cuando el dispositivo de celda electroquímica 200 se une al sustrato 226. En otros ejemplos, la bobina 242 se puede reemplazar con otros recubrimientos que se pueden extender y comprimir con el movimiento del tubo interior 224. Por ejemplo, se puede utilizar un alambre doblado, una placa o un tubo, ya que cada una de estas disposiciones puede extenderse o comprimirse. De forma similar, una malla (ya sea regular o irregular, incluyendo, por ejemplo, un manojo de alambres tal como lana de alambre) se puede utilizar por las mismas razones. En el ejemplo anterior, la bobina de extensión 242 se extiende alrededor del tubo interior 224. Tal y como entenderá el experto en la materia, sin embargo, en otros ejemplos, el recubrimiento solo necesita aplicarse a cualquier parte del tubo que se requiera que esté en contacto eléctricamente conductor con el sustrato 226.
La carcasa 202 del dispositivo de celda electroquímica 200 tiene una tubería de entrada 252 y una tubería de salida 254. Como puede verse en la figura 2, la tubería de entrada 252 se extiende más hacia la cavidad 204 definida por la carcasa 202 que la tubería de salida 254. Esto permite que la cavidad 204 definida por la carcasa 202 se llene con electrolito 206 a través de la tubería de entrada 252, con aire que se escapa a través de la tubería de salida 254. Las posiciones relativas de las tuberías de entrada 252 y salida 254 permiten que la carcasa 202 se llene completamente con electrolito 206.
El dispositivo de celda electroquímica 200 comprende además imanes 218, 220 en el tubo interior 224 para unir el dispositivo de celda electroquímica 200 al sustrato 226.
La densidad de flujo magnético de los imanes 218, 220 depende de la longitud a la que se ha extendido el dispositivo de celda 200 y del tipo de aplicación. Cuanto más se extiende el dispositivo 200, se requerirá más electrolito 206 para llenar el dispositivo 200. En consecuencia, el dispositivo lleno 200 será más pesado. En general, la densidad de flujo magnético se selecciona de tal manera que la fuerza requerida para extraer el dispositivo de celda electroquímica 200 sea de al menos 10 N. Al seleccionar un imán con una densidad de flujo magnético relativamente alta de este tipo, se pueden evitar los huecos entre la carcasa de dispositivo de celda 202 y el objeto 216. Esto elimina la resistencia adicional de estos huecos, aumentando la fiabilidad de las mediciones en relación con las mediciones realizadas con tales huecos. Por otro lado, la densidad de flujo magnético también se selecciona de tal manera que la fuerza de extracción requerida no exceda los 25 N, de modo que el dispositivo de celda electroquímica 200 pueda retirarse con relativa facilidad de un sustrato 226 cuando sea necesario. En este ejemplo, los imanes 218, 220 son imanes permanentes de samario y cobalto (ferroimanes). Estos imanes son ligeros, de tamaño pequeño, potentes, tienen una fuerte resistencia a la corrosión y pueden usarse ampliamente a alta temperatura y en malas condiciones de trabajo. En otros ejemplos, se pueden usar otros imanes permanentes que cumplan estas condiciones.
El grosor de los tubos 222, 224 del dispositivo de celda electroquímica 200 se selecciona para que sea lo suficientemente delgado como para que el dispositivo de celda electroquímica 200 sea relativamente ligero y fácil de unir a un sustrato 226. En este ejemplo, el grosor de los tubos 222, 224 es de 0,5 mm. En otros ejemplos, el grosor de los tubos 222, 224 está entre 0,1 mm y 1 mm. En este ejemplo, el tubo interior 224 tiene 35 mm de ancho y el tubo exterior 222 tiene 40 mm de ancho. Las longitudes de los tubos interior y exterior 224, 222 son tales que, en este ejemplo, el dispositivo de celda electroquímica 200 puede extenderse hasta un metro de longitud.
El tubo telescópico interior 224 tiene un recubrimiento eléctricamente conductor. En este ejemplo, el recubrimiento tiene la forma de una bobina de extensión 242 envuelta alrededor del tubo interior 224. La bobina de extensión 242 en este ejemplo está hecha de aluminio. Los bordes radialmente exteriores de la bobina de extensión 242 están a la misma distancia radial del eje del dispositivo de celda electroquímica 200. Por tanto, cuando el dispositivo de celda electroquímica 200 se coloca sobre una superficie con el eje del dispositivo de celda electroquímica 200 sustancialmente paralelo a la superficie, tanto el tubo exterior 222 como la bobina de extensión 242 están en contacto con la superficie a lo largo de sustancialmente toda su longitud combinada.
La bobina de extensión 242 se aprieta al contraerse el dispositivo de celda electroquímica 200 (como se muestra en la figura 3) y se abre tras la extensión (como se muestra en la figura 2), tanto en el estado extendido como retraído del tubo interior 224, la bobina de extensión 242 está en contacto eléctrico con el tubo interior 242, a lo largo de la longitud de la bobina 242. La bobina 242 permite que todo el cuerpo del dispositivo de celda electroquímica 200 esté en contacto eléctricamente conductor con el sustrato 226 cuando el dispositivo de celda electroquímica 200 está unido al sustrato 226. La bobina de extensión 242 está limitada en su extremo más alejado del tubo exterior 222 por una proyección radial que evita que la bobina 242 se deslice fuera del tubo interior 224. La bobina de extensión 242 está limitada en su otro extremo por el tubo exterior 222.
El dispositivo de celda electroquímica 200 tiene juntas de sellado en cada uno de sus dos extremos 230, 234, es decir, en un extremo del tubo interior 224 y en el extremo del tubo exterior 222 que está más alejado del tubo interior 224. En ejemplos, las juntas de sellado se pueden implementar de otras maneras, por ejemplo, al estar formadas en una sola pieza, respectivamente, con los tubos interior y exterior 224, 222. Una junta de sellado adicional entre los tubos exterior e interior 222, 224 está dispuesta para evitar fugas de electrolito 206 durante la extensión y contracción del dispositivo de celda electroquímica 200. En este ejemplo, la junta de sellado entre los tubos interior y exterior 224, 222 tiene la forma de una junta tórica de goma.
A continuación, haciendo referencia a la figura 7, a continuación se describirá un aparato alternativo para su uso en la detección de cambio electroquímico en un objeto. En este ejemplo, el aparato es un dispositivo de celda electroquímica de electrodo único 700. En lugar de tener electrodos de referencia y contraelectrodos separados como en el dispositivo de celda electroquímica de dos electrodos 200 que se muestra en la figura 2, el dispositivo de celda electroquímica de electrodo único 700 de la figura 7 tiene solo un electrodo 702. Este electrodo 702 puede actuar como un contraelectrodo y un electrodo de referencia combinados. Cuando este contraelectrodo y electrodo de referencia combinados se sumergen en el electrolito 206, el electrodo 702 se puede usar para suministrar la corriente y como electrodo de referencia.
El dispositivo de celda electroquímica 700 descrito anteriormente comprende imanes 218, 220 y también está dispuesto para ser telescópico (es decir, comprende una parte interior y una exterior 224, 222 que pueden moverse entre sí).
A continuación, haciendo referencia a la figura 4, a continuación se describirá una configuración para detectar un cambio electroquímico en un objeto. En este ejemplo, la configuración es para medir la condición del sustrato metálico revestido 226. La configuración se compone del dispositivo de celda electroquímica 200 descrito anteriormente con referencia a la figura 2, y adicionalmente de un electrolito 206, un potenciostato 402 y un conector eléctrico en forma de cable de electrodo de trabajo 404. En otros ejemplos, se puede usar un dispositivo de celda electroquímica de electrodo único 700 como se ha descrito anteriormente con referencia a la figura 7 en lugar del dispositivo de celda electroquímica de dos electrodos 200 de la figura 2.
La configuración de celda electroquímica única se usa para analizar la condición de los revestimientos que se han aplicado sobre metales. Por ejemplo, la configuración de celda electroquímica única se puede usar para analizar revestimientos poliméricos no conductores que se usan para proteger el sustrato conductor de, por ejemplo, la corrosión.
La configuración de celda electroquímica única está configurada para usarse para medir la tasa de corrosión del sustrato 226, En este ejemplo, el sustrato 226 tiene un revestimiento 250 aplicado, Para armar la configuración de celda electroquímica única, la cámara de dispositivo de celda electroquímico 204 se llena con un electrolito 206 a través de la tubería de entrada 252. El aire se escapa a través de la tubería de salida 254. Se puede usar cualquier electrolito apropiado para llenar la cámara 204 de dispositivo de celda electroquímica. Es útil usar un electrolito que se aproxime al entorno al que normalmente se expone el sustrato 226. Puede usarse solución acuosa líquida tal como NaCl acuoso, un KCI acuoso y un Na2SO4 acuoso. La concentración de sal de los electrolitos en diferentes ejemplos de sistemas puede variar ampliamente. Las concentraciones en el intervalo de 0,001 a 1 M son particularmente adecuadas. En este ejemplo, la concentración de NaCl es de alrededor de 0,17 M.
Ya sea antes o después de que el dispositivo de celda electroquímica 200 se llene con electrolito, los electrodos de referencia y contraelectrodo 210, 208 están conectados a terminales correspondientes en el potenciostato 402, a través de cables de electrodo de referencia y contraelectrodo 212, 214. Un cable de electrodo de trabajo 404 está conectado al terminal de electrodo de trabajo en el potenciostato 402, listo para conectarse al sustrato 226 que se va a probar para transformar el objeto 216 en un electrodo de trabajo.
Los imanes dentro del dispositivo de celda electroquímica 200 permiten que se una al sustrato 226 que se va a analizar. Como se muestra en la figura 2, en uso, el electrolito 206 no entra en contacto físico o eléctrico directo con el sustrato 226. En su lugar, la corriente eléctrica sigue una trayectoria desde el contraelectrodo 208, a través del electrolito 206, a través del cuerpo de celda hasta el sustrato 226.
Durante la medición no destructiva, el dispositivo de celda electroquímica 200 está en contacto eléctrico directo con el sustrato 226 de manera que la corriente fluye desde el contraelectrodo 208 al electrolito 206 y entra en el sustrato 226 a través del cuerpo de celda del dispositivo de celda electroquímica 200. Como se ha descrito anteriormente, en una celda electroquímica abierta convencional, por el contrario, el electrolito entra en contacto directo con el sustrato. Esto da como resultado una reacción química con el sustrato, dañando o, en el peor de los casos, destruyendo en última instancia, el sustrato.
La configuración de celda electroquímica única 400 también se puede usar para las mediciones de corrosión no destructivas de revestimientos metálicos, metales desnudos y aleaciones a través de un método de resistencia a la polarización lineal (LPR).
Se pueden usar dos dispositivos de celda electroquímica 200 para realizar pruebas no destructivas de un revestimiento sin la necesidad de retirar un parche de revestimiento para llegar al sustrato para unir el cable del electrodo de trabajo. Dicho sistema se describirá ahora con referencia a la figura 6, que muestra una configuración de dos dispositivos electroquímicos 600. En la configuración del dispositivo de dos celdas electroquímicas, un dispositivo de celda 602 actúa como un contraelectrodo mientras que el otro 604 actúa como un electrodo de trabajo.
El dispositivo de celda de contraelectrodo en este ejemplo es el dispositivo de dos celdas electroquímicas que se muestra en la figura 2. El dispositivo de celda de electrodo de trabajo 500 es como se muestra en la figura 5. Los imanes 218, 220 dentro de los dos dispositivos de celda permiten que se unan al revestimiento 250 como se muestra en la figura 6.
El dispositivo de celda de electrodo de trabajo contiene un electrodo de trabajo conectado a un cable de celda WE 504 (figura 5) y contiene además una malla metálica 506 dentro de la cámara. Cuando ambos dispositivos de celda electroquímica 602, 604 se colocan sobre el revestimiento 250, se forma una configuración de celda electroquímica entre los cuerpos 602 y 604 de ambos dispositivos de celda. Conectando el conductor 606 de electrodo de trabajo de cable de celda de potenciostato al electrodo del dispositivo de celda de electrodo de trabajo 500, y el conductor de cable de contraelectrodo de potenciostato 608 y el conductor de cable de electrodo de referencia 610 al contador 208 y los electrodos de referencia 210 del dispositivo de celda de contraelectrodo 200, se forma una configuración de 3 electrodos como se muestra en la figura 6. El uso de dos dispositivos de celda electroquímica da como resultado una trayectoria de corriente 612 que fluye desde el contraelectrodo 208, a través del electrolito 206 de dispositivo de celda de contraelectrodo 200, a través del cuerpo 602 de dispositivo de celda de contraelectrodo 200, a través del revestimiento 250 hasta el sustrato 226 y luego a través del cuerpo 604 de dispositivo de celda de electrodo de trabajo 500, a través del electrolito 206 de dispositivo de celda de electrodo de trabajo 500 al electrodo de trabajo 502.
La configuración del dispositivo de dos celdas se puede usar para medir la condición del revestimiento 250 al que se han unido los dispositivos de dos celdas 500, 200. En el caso de un metal revestido en contacto con el electrolito 206 a través del dispositivo de celda electroquímica, la capacitancia de revestimiento es:
donde £o es la permitividad del vacío (aproximadamente 8,854-10'12 F m-1), £r es la permitividad eléctrica relativa (constante dieléctrica) del revestimiento, A es el área superficial del revestimiento en m2 y d es el espesor del revestimiento en m.
Los revestimientos de alta calidad gruesos tienen característicamente una capacitancia Cc muy baja debido a su constante dieléctrica relativa muy baja (4 a 8). Por el contrario, los revestimientos degradados tienen una alta capacitancia Cc debido a su constante dieléctrica relativamente alta (50 - 80). El agua tiene una constante dieléctrica de 80. Si el revestimiento degradado absorbe agua, por lo tanto, su constante dieléctrica puede estar en el intervalo de 50 - 80.
Los dos dispositivos de celda electroquímica 200, 500 se pueden usar para medir la condición del revestimiento debajo de ellos, El área de detección del revestimiento 250 debajo de los dispositivos de celda actúa como un condensador y proporciona una vía para el flujo de corriente entre los dispositivos de celda sujeta y el sustrato 226. El área de detección se puede aumentar extendiendo la longitud de ambos o uno de los dispositivos de celda 200, 500 como se ha descrito anteriormente con referencia a las figuras 2 y 3. Con la extensión, entra en contacto más área de revestimiento 250 con los dispositivos de celda.
La impedancia del sustrato revestido 226 se mide aplicando una pequeña señal sinusoidal entre el contraelectrodo 208 y el electrodo de trabajo 502 con una frecuencia en el intervalo de 0,001-1000000 Hz. La impedancia se da como:
Donde, u> se denomina 'Frecuencia' y a es el exponente, igual a 1 para un condensador. Un lote de medición normalmente consiste en una serie de barridos de frecuencia, mientras se monitoriza la respuesta del sistema.
Las investigaciones que usan el dispositivo de celda electroquímica 200 se pueden realizar a través del modo potenciostático o galvanostático. En el modo potenciostático, un potenciostato/galvanostato controla el potencial del contraelectrodo contra el electrodo de trabajo para que la diferencia de potencial entre el electrodo de trabajo y el electrodo de referencia esté bien definida y corresponda a un valor especificado por el usuario. En el modo galvanostático, se controla el flujo de corriente entre el electrodo de trabajo y el contraelectrodo. La diferencia de potencial entre el electrodo de referencia y de trabajo y la corriente que fluye entre el contador y el electrodo de trabajo se monitorizan continuamente. En la mayoría de los casos, se prefiere el modo potenciostático. Para la mayoría de los productos, bajo investigación, el potencial de circuito abierto es estable. Por lo tanto, mantener el mismo potencial durante la medición no se desvía mucho de la situación operativa del sustrato. Para estos sustratos, el modo potenciostático produce, por lo tanto, los mejores resultados.
La respuesta de impedancia de un sistema durante una exploración de potencial es generalmente lineal. La respuesta depende del intervalo de potenciales. Los valores extremadamente pequeños pueden producir una relación señal a ruido deficiente y, por lo tanto, datos ruidosos. Los valores extremadamente grandes pueden provocar la no linealidad de la respuesta de impedancia. El intervalo normal está entre 1-30 mV, para la mayoría de los sistemas electroquímicos. En este ejemplo, se utilizan 20 mV.
El usuario puede validar la respuesta lineal realizando el mismo experimento en diferentes rangos potenciales.
El tiempo de medición es una función del intervalo de frecuencia. Las frecuencias extremadamente pequeñas dan como resultado un tiempo de medición más grande. Para sistemas que cambian a lo largo del período de tiempo, por ejemplo, formación de película de corrosión, mantener un intervalo de frecuencia más pequeño asegura un cambio mínimo en el sistema durante la recopilación de datos. Una medición de impedancia electroquímica puede iniciarse, por ejemplo, a una frecuencia de aproximadamente 1 kHz y puede continuar hasta 1 MHz, lo que puede llevar hasta 2 minutos. Para el caso de revestimientos degradados, que no requieren altas frecuencias, la medición puede comenzar desde 0,001 Hz o incluso por debajo. Para mediciones de buena calidad, cada experimento se puede realizar en un amplio intervalo de frecuencia, por ejemplo, de 0,001 Hz a 1 MHz.
Los datos para las impedancias medidas pueden equiparse con un circuito equivalente. Cada componente del circuito representa un comportamiento físico en el sistema. Por ejemplo, un resistor representa la resistencia ofrecida por el electrolito 206 mientras que un condensador representa la capacitancia de un revestimiento 250. Con la degradación de un revestimiento 250, el circuito equivalente se expande debido a la iniciación de nuevos procesos. El ajuste de un circuito equivalente ayuda a comprender los procesos físicos en la degradación del revestimiento 250.
La característica del dispositivo de celda electroquímica 200 de que puede extenderse hace posible realizar la detección en una gran área de superficie de revestimiento 250 (hasta 16800 mm2 en el presente ejemplo). Los dispositivos de celda electroquímica convencionales, por el contrario, en general, pueden realizar la detección en solo unos pocos mm cuadrados (hasta alrededor de 5000 mm2 para algunos dispositivos). En consecuencia, el aparato y el sistema de la presente divulgación se pueden usar para analizar grandes estructuras tales como automoción, puentes, tuberías, cascos de barco, tanques de presión, tanques de lastre y compuertas de inundación.
Por tanto, la descripción anterior divulga aparatos y sistemas para su uso en la detección de cambios electroquímicos en un objeto, así como formas en las que poner en práctica estos aparatos y sistemas.
Claims (15)
1. Un aparato (200, 700) para su uso en la medición de un espectro de impedancia de un revestimiento sobre un sustrato metálico, comprendiendo el aparato:
un cuerpo (202) sustancialmente conductor de electricidad que define una cavidad (204) para contener un electrolito, teniendo el cuerpo una primera superficie dispuesta para, en uso, estar en contacto eléctricamente conductor con el objeto a lo largo de sustancialmente la totalidad de una longitud de la primera superficie; y al menos un primer electrodo (208, 702) al menos parcialmente dentro de la cavidad, el primer electrodo para la conexión a un potenciostato o un galvanostato y dispuesto para, en uso, estar en contacto eléctrico con el electrolito en la cavidad;
caracterizado por que dicha primera superficie está dispuesta para aislar físicamente, en uso, el electrolito del objeto, y caracterizado además por que el cuerpo eléctricamente conductor comprende al menos una primera parte (222) y una segunda parte (224), la segunda parte puede moverse de manera deslizante con respecto a la primera parte desde una primera posición retraída a una segunda posición extendida, de modo que la longitud de la primera superficie es mayor cuando la segunda parte está en la segunda posición que cuando la segunda parte está en la primera posición.
2. El aparato de la reivindicación 1, en donde la primera y segunda parte son sustancialmente tubulares y están dispuestas de tal manera que al menos una primera porción de una de las partes está radialmente dentro de la otra parte cuando la segunda parte está en la primera posición.
3. El aparato de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde el cuerpo está dispuesto para retener el electrolito en sustancialmente cualquier orientación del cuerpo.
4. El aparato de la reivindicación 2 o la reivindicación 3, en donde cada una de la primera y segunda parte comprende un extremo que es distal de la otra parte y que está sustancialmente cerrado.
5. El aparato de cualquier reivindicación anterior, en donde el aparato comprende además un electrolito (206) contenido por la cavidad; un potenciostato (402) o un galvanostato conectado eléctricamente al primer electrodo; y un conector eléctrico dispuesto para conectarse eléctricamente al objeto.
6. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el cuerpo comprende al menos un imán (218, 220) dispuesto para, en uso, aplicar una fuerza magnética al objeto y, de este modo, unir el cuerpo al objeto.
7. El aparato de la reivindicación 5, en donde el cuerpo sustancialmente conductor de electricidad es un imán permanente.
8. Un sistema (600) para su uso en la medición de un espectro de impedancia de un revestimiento sobre un sustrato metálico, comprendiendo el sistema:
un primer aparato de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde el primer electrodo es un contraelectrodo; y
un segundo aparato de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde el primer electrodo es un electrodo de trabajo.
9. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde el aparato comprende además un recubrimiento (242) sustancialmente conductor de electricidad en al menos una porción de la primera superficie, el recubrimiento sustancialmente conductor de electricidad dispuesto para conducir, en uso, electricidad entre la primera superficie y el objeto.
10. El aparato de la reivindicación 9 cuando depende de la reivindicación 2, en donde el recubrimiento está dispuesto en una segunda porción de la segunda parte que no está radialmente dentro de la primera parte cuando la segunda parte está en la primera posición.
11. El aparato de la reivindicación 9 o 10, en donde el recubrimiento está dispuesto para estar en un primer estado cuando la segunda parte está en la primera posición y en un segundo estado cuando la segunda parte está en la segunda posición, en donde el segundo estado se extiende con respecto al primer estado.
12. El aparato de la reivindicación 11, en donde el recubrimiento es una malla, material plegado o bobina que está dispuesta para extenderse o comprimirse o ambos.
13. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-7 o 9-12, en donde sustancialmente todo el cuerpo es sustancialmente conductor de electricidad.
14. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-7 o 9-13, en donde el cuerpo comprende una primera (252) y una segunda (254) tubería en comunicación fluida con la cavidad, la primera tubería dispuesta para usarse para introducir electrolito en la cavidad, la segunda tubería dispuesta para permitir que el aire escape de la cavidad.
15. El aparato de acuerdo con la reivindicación 14, en donde la primera tubería se extiende más hacia la cavidad que la segunda tubería.
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