PL248204B1 - Korpus elektrodowy do pomiarów elektrochemicznych - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest korpus elektrodowy do pomiarów elektrochemicznych umożliwiający prowadzenie pomiarów elektrochemicznych, zwłaszcza woltamperometrycznych na elektrodzie zawiesinowej, która podczas pomiaru pełni funkcję elektrody pracującej, polaryzowalnej, na której przebiegają procesy będące podstawą pomiaru. Korpus składa się z dwóch elementów w kształcie walca o osiach równoległych względem siebie, jednego elementu dłuższego (1) oraz drugiego elementu krótszego (3) oraz walcowego elementu poprzecznego (2) o osi prostopadłej do elementu dłuższego (1) i elementu krótszego (3) i łączącego te elementy w całość. Element poprzeczny (2) jest obustronnie nagwintowany, a elementy dłuższy (1) oraz krótszy (3) posiadają gwintowane gniazda i wszystkie trzy elementy połączone są na skutek ich skręcenia. Element krótszy (3) posiada walcową wnękę (7) w swojej górnej części przeznaczoną do umieszczenia w niej materiału elektrodowego w formie zawiesiny. Wewnątrz jest umieszczony nośnik elektrodowy w elemencie dłuższym (1) mający wyprowadzony na zewnątrz styk elektryczny (4).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest korpus elektrodowy do pomiarów elektrochemicznych umożliwiający prowadzenie pomiarów elektrochemicznych, zwłaszcza woltamperometrycznych na elektrodzie zawiesinowej, która podczas pomiaru pełni funkcję elektrody pracującej, polaryzowalnej, na której przebiegają procesy będące podstawą pomiaru.

Znane są na rynku produkty firm Allum (https://www.allumcorp.com/products/cpe-carbon-paste- electrode/) oraz ALS Co., Ltd. (https://www.als-japan.com/1039.html).

Konstrukcja komercyjnie dostępnych korpusów z wnęką opiera się na klasycznej konstrukcji elektrody dyskowej i jej korpusu. Mianowicie, walec z materiału chemoodpornego posiada otwór na wylot. Otwór ten jest dopasowany swoim rozmiarem do średnicy walca z materiału przewodzącego prąd elektryczny, który stanowi element kontaktowy z obwodem elektrycznym. Walec ten jest zwężony z jednej strony do wielkości średnicy umożliwiającej podłączenie przewodu elektrycznego lub tzw. zacisku krokodylkowego. Wysokość walca z materiału przewodzącego odpowiada wysokości walca z materiału chemoodpornego. Natomiast walec materiału przewodzącego zawiera się wewnątrz wydrążonego walca materiału chemoodpornego w sposób niepełny o tyle, o ile stanowi długość zwężonej części walca materiału przewodzącego. Pozostała wolna przestrzeń wewnątrz wydrążonego walca materiału chemoodpornego stanowi miejsce na umieszczenie materiału stanowiącego element roboczy takiej elektrody. Kontakt elektryczny zapewniony jest przez bezpośredni kontakt materiału roboczego z materiałem przewodzącym. Kontakt z roztworem roboczym elektrolitu podstawowego posiada w ten sposób tylko materiał roboczy (w tym przypadku pasta, bo sprzedawane to jest jako korpus do elektrody pastowej), co stanowi kolejny element kontaktu z obwodem elektrycznym pomiarowym.

Korpus elektrodowy do pomiarów elektrochemicznych według wynalazku charakteryzuje się tym, że składa się z dwóch elementów w kształcie walca o osiach równoległych względem siebie, jednego elementu dłuższego oraz drugiego elementu krótszego oraz walcowego elementu poprzecznego o osi prostopadłej do elementu dłuższego i elementu krótszego i łączącego te elementy w całość. Element dłuższy, element krótszy oraz element poprzeczny wykonane są korzystnie z materiału chemoodpornego. Element poprzeczny jest obustronnie nagwintowany. Elementy dłuższy oraz element krótszy posiadają gwintowane gniazda i wszystkie trzy elementy połączone są na skutek ich skręcenia, a miejsca styku zabezpieczone są uszczelkami. Element krótszy posiada walcową wnękę w swojej górnej części przeznaczoną do umieszczenia w niej materiału elektrodowego w formie zawiesiny. Wewnątrz elementów korpusu w elemencie dłuższym, elemencie poprzecznym oraz elemencie krótszym jest umieszczony nośnik elektrodowy, w elemencie dłuższym mający wyprowadzony na zewnątrz styk elektryczny. Nośnik elektrodowy jest wykonany korzystnie ze stali nierdzewnej. W nośniku elektrodowym w elemencie dłuższym i nośniku elektrodowym w elemencie krótszym w części odpowiadającej za łączenie elementów głównych, znajdują się wgłębienia otwarte od boku, o kształcie pastylki, natomiast nośnik elektrodowy w elemencie poprzecznym po obydwu stronach na końcach ma elementy walcowe o mniejszej średnicy w taki sposób, że po skręceniu elementu dłuższego z elementem poprzecznym oraz elementu krótszego z elementem poprzecznym elementy walcowe o mniejszej średnicy są wpasowane we wgłębienia otwarte od boku, o kształcie pastylki, zapewniając kontakt elektryczny.

Główną zaletą korpusu elektrodowego według wynalazku jest wyeliminowanie problemów znanych z istniejących rozwiązań, natomiast dodatkowymi zaletami jest rezygnacja z zastosowania materiału elektrodowego stałego co daje możliwość analizy właściwości samych nanomateriałów tworzących zawiesinę. Czas przygotowania nowego sensora jest możliwy do pominięcia w sumarycznym czasie eksperymentu, gdyż po umieszczeniu zawiesiny we wnęce elektroda jest od razu gotowa do użycia. Pomiędzy eksperymentami wypełniony korpus można przechowywać w odpowiednim rozpuszczalniku przez wiele dni, a nawet tygodni. Roztwór taki zabezpiecza zawiesinę przed odparowaniem rozpuszczalnika.

Poprzez zastosowanie konstrukcji odwróconej, niespotykanej w elektrodach elektrochemicznych, tj. takiej że wnęka umieszczona w obudowie otwarta jest od góry i skierowana w tą samą stronę co bolec zapewniający kontakt elektryczny między elektrodą a potencjostatem, całkowicie wyeliminowano konieczność suszenia warstwy modyfikującej nawet w przypadku zawiesin o bardzo dużej gęstości.

Zastosowanie korpusu elektrodowego wg wynalazku daje także możliwość wysuszenia zawiesiny, jeżeli w danym eksperymencie jest to pożądane, oraz to, że korpus elektrodowy wg wynalazku można także zastosować do elektrod żelowych bądź ciekłych, jeżeli zajdzie potrzeba uzupełnienia eksperymentów o takowe.

Wynalazek został przedstawiony w przykładzie wykonania i na rysunku gdzie fig. 1 przedstawia schematyczny rysunek korpusu, fig. 2 przekrój poprzeczny przez korpus, fig. 3 przedstawia rzut boczny elementu poprzecznego, a fig. 4 przekrój poprzeczny przez element poprzeczny.

Korpus elektrodowy do pomiarów elektrochemicznych składa się z dwóch elementów w kształcie walca o osiach równoległych względem siebie, jednego elementu dłuższego 1 oraz drugiego elementu krótszego 3 oraz walcowego elementu poprzecznego 2 o osi prostopadłej do elementu dłuższego 1 i elementu krótszego 3 i łączącego te elementy w całość. Element dłuższy 1, element krótszy 3 oraz element poprzeczny 2 wykonane są z materiału chemoodpornego. Element poprzeczny 2 jest obustronnie nagwintowany. Elementy dłuższy 1 oraz krótszy 3 posiadają gwintowane gniazda i wszystkie trzy elementy połączone są na skutek ich skręcenia, a miejsca styku zabezpieczone są uszczelkami 5. Element krótszy 3 posiada walcową wnękę 7 w swojej górnej części przeznaczoną do umieszczenia w niej materiału elektrodowego w formie zawiesiny, natomiast wewnątrz elementów korpusu w elemencie dłuższym 1, elemencie poprzecznym 2 oraz elemencie krótszym 3 jest umieszczony nośnik elektrodowy 6. W elemencie dłuższym 1 nośnik elektrodowy 6 ma wyprowadzony na zewnątrz styk elektryczny 4. Nośnik elektrodowy 6 jest wykonany ze stali nierdzewnej. W nośniku elektrodowym 6 w elemencie dłuższym 1 i w nośniku elektrodowym 6 w elemencie krótszym 3 w części odpowiadającej za łączenie elementów głównych, znajdują się wgłębienia otwarte od boku, o kształcie pastylki, natomiast nośnik elektrodowy 6 w elemencie poprzecznym 2 po obydwu stronach na końcach ma elementy walcowe o mniejszej średnicy 6a w taki sposób, że po skręceniu elementu dłuższego z elementem poprzecznym 2 oraz elementu krótszego 3 z elementem poprzecznym 2 elementy walcowe o mniejszej średnicy 6a są wpasowane we wgłębienia otwarte od boku, o kształcie pastylki, zapewniając kontakt elektryczny.

Claims (1)

1. Korpus elektrodowy do pomiarów elektrochemicznych, znamienny tym, że składa się z dwóch elementów w kształcie walca o osiach równoległych względem siebie, jednego elementu dłuższego (1) oraz drugiego elementu krótszego (3) oraz walcowego elementu poprzecznego (2) o osi prostopadłej do elementu dłuższego (1) i elementu krótszego (3) i łączącego te elementy w całość, przy czym element dłuższy (1), element krótszy (3) oraz element poprzeczny (2) wykonane są korzystnie z materiału chemoodpornego, a ponadto element poprzeczny (2) jest obustronnie nagwintowany, a elementy dłuższy (1) oraz krótszy (3) posiadają gwintowane gniazda i wszystkie trzy elementy połączone są na skutek ich skręcenia, a miejsca styku zabezpieczone są uszczelkami (5), a ponadto element krótszy (3) posiada walcową wnękę (7) w swojej górnej części przeznaczoną do umieszczenia w niej materiału elektrodowego w formie zawiesiny, natomiast wewnątrz elementów korpusu w elemencie dłuższym (1), elemencie poprzecznym (2) oraz elemencie krótszym (3) jest umieszczony nośnik elektrodowy (6), w elemencie dłuższym (1) mający wyprowadzony na zewnątrz styk elektryczny (4), przy czym nośnik elektrodowy (6) jest wykonany korzystnie ze stali nierdzewnej, a ponadto w nośniku elektrodowym (6) w elemencie dłuższym (1) i w nośniku elektrodowym (6) w elemencie krótszym (3) w części odpowiadającej za łączenie elementów głównych, znajdują się wgłębienia otwarte od boku, o kształcie pastylki, natomiast nośnik elektrodowy (6) w elemencie poprzecznym (2) po obydwu stronach na końcach ma elementy walcowe o mniejszej średnicy (6a) wykonane w taki sposób, że po skręceniu elementu dłuższego (1) z elementem poprzecznym (2) oraz elementu krótszego (3) z elementem poprzecznym (2) elementy walcowe o mniejszej średnicy (6a) są wpasowane we wgłębienia otwarte od boku, o kształcie pastylki, zapewniając kontakt elektryczny.