SU277399A1

SU277399A1 - DEVICE FOR MEASUREMENT DEPENDING \ OST OF SURFACE TENSION OF SOLID ELECTRODES

Info

Publication number: SU277399A1
Application number: SU1318660A
Authority: SU
Original assignee: А. Я. Гохштейн Институт электрохимии СССР

Description

Предлагаемое устройство может быть применено В электрохимии дл исследовани межфазного сло на границе твердого электрода с жидким раствором.The proposed device can be used in electrochemistry to study the interfacial layer at the interface of a solid electrode with a liquid solution.

В известном устройстве дл измерени зависимости поверхностного нат жени твердых электродов Б жидком растворе от потенциала св занное с ростом тока возрастание омических потерь В растворе при частоте кгц и выше соизмеримо с амплитудой переменного потенциала, котора , таким образом, перестает быть контролируемой величиной. Поэтому , если при частотах пор дка 100 гц известное устройство позвол ет регистрировать колебани поверхностного нат жени твердых электродов как в режиме заданного переменчого потенциала, так и в режиме заданного переменного тока, то при частотах выше кгц осуществим лишь режим заданного переменного тока, В котором посто нной поддерживаетс амплитуда тока, проход щего через электрод.In the known device for measuring the dependence of the surface tension of solid electrodes B in a liquid solution on the potential, an increase in current associated with an increase in ohmic losses In a solution at a frequency of kHz and above, it is comparable to the amplitude of the alternating potential, which, therefore, ceases to be a controlled value. Therefore, if, at frequencies of the order of 100 Hz, a known device allows to register fluctuations of the surface tension of solid electrodes both in the mode of a given alternating potential and in the mode of a given alternating current, then at frequencies above kHz, only the mode of a given alternating current, in which The amplitude of the current passing through the electrode is maintained.

Целью изобретени вл етс расширение диапазона частот.The aim of the invention is to expand the frequency range.

Предлагаемое устройство отличаетс тем, что исследуемый электрод выполнен в виде двух одинаковых параллельных пластин, располол енных вертикально над уровнем раствора и подключенных к противоположным полюсам генератора периодического напр жени . Такое взаимное расположение пластин позвол ет путем их сближени снизить сопротивление раствора, который в этом случае удерживаетс между пластинами силами капилл рного подн ти . Вертикальное расположение пластин над раствором снижает гидродинамическое сопротивление их колебани м. Так как обе пластины из одного и того же материала и поддерживаютс при одном и том же среднем потенциале, то подача периодической составл ющей потенциала на пластины В противофазе приводит пластины в .механические колебани , совпадающие по фазе. Это усиливает колебани системы электрод - пьезоэлемент. причем обе пластины с прослойкой жидкого раствора между ними колеблютс практически как одно целое.The proposed device is characterized in that the electrode under study is made in the form of two identical parallel plates, arranged vertically above the solution level and connected to the opposite poles of a periodic voltage generator. Such a mutual arrangement of the plates makes it possible, by bringing them closer together, to reduce the resistance of the solution, which in this case is held between the plates by capillary lift. The vertical arrangement of the plates above the solution reduces the hydrodynamic resistance of their oscillations. Since both plates are made of the same material and are maintained at the same average potential, the supply of a periodic component of the potential to the plates. In antiphase, the plates cause mechanical oscillations in phase. This enhances the oscillation of the electrode - piezo element system. and both plates with a layer of a liquid solution between them oscillate almost as one unit.

Кроме того, указанное расположение пластин исследуемого электрода обеспечиваетIn addition, the specified location of the plates of the investigated electrode provides

0 эквипотенпиальпость каждой из пластин по переменной составл ющей и позвол ет включить В цепь генератора переменного напр жени блок отрицательного сопротивлени , что необходимо дл компенсапии сопротивлени раствора между пластинами в том случае , когда используютс разбавленные растворы электролита.0 equipotential strength of each of the plates in a variable component and allows the negative resistance block to be included in the alternating voltage generator circuit, which is necessary to compensate for the resistance of the solution between the plates when dilute electrolyte solutions are used.

раллельных пластин / и 2, рассто ние между которыми определ етс толщиной прокладки 3 из диэлектрика, например стекла или тефлона . Прокладка 3 занимает только верхнюю часть иространства между нластинами и вместе с ними зажата в держателе 4, который через ребро 5 соединен с ньезоэлементом 6. Пьезоэлемент 6 закреплен во втулке 7 и вместе с нею заключен в экран 8. Держатель 4 касаетс иласти в центральной части их тыльной сторопы, чтобы не образовывалось капилл ров, по которым раствор мог бы проникнуть в держатель. Зазор между иластинамн может быть установлеи и без помощи прокладки. В этом случае кажда из пластпп крепитс к держателю / отдельно, например, отогнутым концом.parallel plates I and 2, the distance between which is determined by the thickness of the pad 3 of the dielectric, for example glass or Teflon. The gasket 3 occupies only the upper part of the space between the nlasties and, together with them, is clamped in the holder 4, which is connected through edge 5 to the bad element 6. The piezo element 6 is fixed in the sleeve 7 and is enclosed in the screen 8 with it. The holder 4 touches the light in the central part of them the backside so that a capillary is not formed through which the solution could penetrate into the holder. The gap between the ilastinamn can be set without the help of a gasket. In this case, each of the plastipps is attached to the holder / separately, for example, by a bent end.

. Сосуд 9 заполнен раствором, в который погружены вспомогательный электрод 10 и электрод сравнени //. Эти электроды могут быть вынесены в отдельпые сосуды, сообщающиес с основным сосудом через сифоны. Электроды 1 и 2 иодключены к противоположным клеммам вторичной обмотки трансформатора 12, установлеппого па выходе генератора 13 периодического нап.р жеии . Электроды 10 и // подключены к компенсатору 14, служащему дл поддержани среднего потенциала пластин 1 к 2, равным нотенцналу, задаваемому генератором 15 линейно измен ющегос напр жени . В цепи вторичной обмоткн трансформатора 12 находитс переключатель 16, служащий дл введени в эту цеиь блока 17 отрицательного соиротивлепи . Дл настройки этого блока устройство снабжено генератором 18 нанр жени высокой частоты, соединенным носледовательно с сонротивленнем J9, а также усилителем переменного нанр жепи 20. Обкладки пьезоэлемента иодключены к входу осциллографнческого регистратора 21, соединенного с генератором 15, который используетс дл формировани развертки регистратора 21.. The vessel 9 is filled with a solution in which the auxiliary electrode 10 and the comparison electrode are immersed //. These electrodes can be moved to separate vessels communicating with the main vessel through siphons. The electrodes 1 and 2 are connected to the opposite terminals of the secondary winding of the transformer 12, installed on the generator output 13 of a periodic voltage. The electrodes 10 and // are connected to a compensator 14, which serves to maintain the average potential of the plates 1 to 2, equal to the notification given by the generator 15 of the linearly varying voltage. In the secondary circuit of the transformer 12 there is a switch 16, which serves to introduce into the circuit of the unit 17 a negative co-current. To tune this unit, the device is equipped with a high frequency oscillator 18 connected in conjunction with a J9 tuner, as well as a variable voltage amplifier 20. The piezoelectric plates are connected to the input of an oscillographic recorder 21 connected to the oscillator 15, which is used to generate a sweep of the recorder 21.

Переменное напр жение, подаваемое с трансформатора 12 на пластины У и 2 исследуемого электрода, складываетс из двух одинаковых скачков потенциала на границах нластин 1 и 2 с раствором и омического падени нотенцнала в слое раствора между пластинами . Например, дл раствора 2 М КС при 20°С, дифферепциальной емкости двойного сло 20 мкф/слг- и рассто нии между иластинами 0,5 мм неременное панр жепие с частотой 1 кгц и амплитудой 60 мв распредел етс так: падение в растворе - 1 мв и два скачка потенциала - по 29,5 Л1в. По отношению к нластинам / и 2 скачки потенциала имеют противоположные знаки. Поэтому увеличение поверхностного нат жени па одной из пластин происходит одновременно с уменьщеиием его на другой пластине. Так как изменение новерхиостного нат жени происходит на плоскост х, которыми нластины обращены друг к другу, то в результате изменени прикладываемого наир жени пластины изгибаютс в одну и ту же сторону, увлека за собой -слой раствора, заключенный между ними.The alternating voltage supplied from transformer 12 to plates Y and 2 of the electrode under study consists of two identical potential jumps at the boundaries of nlastin 1 and 2 with the solution and the ohmic drop of the signal in the solution layer between the plates. For example, for a solution of 2 M CS at 20 ° C, a differential layer of a double layer of 20 microfarads / slg, and a distance between ilastinas of 0.5 mm, a temporary array with a frequency of 1 kHz and an amplitude of 60 mV is distributed as follows: a drop in the solution is 1 mV and two potential jumps - 29.5 Л1в. In relation to the Nlasin / and 2 potential jumps have opposite signs. Therefore, an increase in the surface tension on one of the plates occurs simultaneously with its reduction on the other plate. Since the change in the supreme tension occurs on the planes with which the plates are facing each other, as a result of a change in the applied load, the plates are bent in one and the same direction, dragging along the layer of solution enclosed between them.

Вместе с иластииами / и 2 начинает колебатьс Пьезоэлемент 6. С его обкладок снимаетс нанр жеине, амнлитуда которого ироиорциоиальна амнлитуде изменени поверхпостного нат жени исследуе.мого твердого электрода. Это на.нр жепне после усилени Together with the Ilasts / and 2, the Piezo Element 6 oscillates. From its plates, the nanometer is removed, the amplitude of which is the ionizing amount of change of the surface tension of the investigated solid electrode. This is on.

ностунает на вертикально отклон ющие пластины осциллографического регистратора 21 и развертываетс по горизонтали напр жением , ностунающим от генератора 15 и пронорцпональным среднему потенциалу электрода . Таким иутем сннмаютс осциллограммы «амплитуда поверхностного нат жени - средний потенциал в режиме заданного периодического нотенциала. В приведенном выще прнмере погрещностьIt is placed on the vertical deflection plates of the oscillographic recorder 21 and is developed horizontally by the voltage that comes from the generator 15 and pronounced on the average electrode potential. Thus, the oscillograms “surface tension amplitude is the average potential in the mode of a given periodic noticeable”. In the above paragraph, the error

поддержани амплитуды нериодического потенциала на заданном уровне составл ет 3%. В случае необходимости эта погрещпость может быть устранена с точностью до относительного отклонени от нараллельности между пластинами. Дл этого с номощью иерсключател 16 в цепь вводитс блок 17 отрицательного сопротивлени с разделительной емкостью на входе. Его отрицательное сопротивление устанавливаетс по величине равным сопротивлению сло раствора между нластинами 1 и 2. Дл контрол за совнадением обоих сонротнвлений используетс генератор 18, вырабатывающий нанр жение с частотой, достаточно высокой, чтобы сопротивлениеmaintaining the amplitude of the non-periodic potential at a given level is 3%. If necessary, this inclinability can be removed up to a relative deviation from the parallelism between the plates. To do this, with the aid of a disconnect switch 16, a negative resistance block 17 with an inlet separation capacitor is introduced into the circuit. Its negative resistance is set equal in magnitude to the resistance of the slurry layer between base 1 and 2. To control the combination of both sonar elements, a generator 18 is used, which produces a frequency sufficiently high to

емкости на границе электрод - раствор было пренебрежимо мало но сравнению с сопротивлением раствора. Соиротивление 19 и носледовательно соединенные раствор и блок 17 образуют делитель напр жени . Сигнал с этого делител поступает па вход усилител 20; он минимален, если сопротивлени раствора и блока 17 одинаковы по величине. Введение блока 17 необходимо также нри измерени х с разбавленными растворами, обладающимиthe capacitances at the electrode – solution interface were negligible compared with the resistance of the solution. Alignment 19 and, successively connected, the solution and block 17 form a voltage divider. The signal from this divider comes PA input amplifier 20; it is minimal if the resistances of the solution and block 17 are the same in magnitude. The introduction of block 17 is also necessary for measurements with dilute solutions that have

высоким удельным сонротивлением.high specific resistance.

Вместо двух пластин, расноложенных над уровнем раствора, в качестве исследуемого электрода в предлагаемом устройстве может быть использован набор больщего числа пластин , параллельных друг другу. Кроме того, параллельные пластины могут быть погружены в раствор. По вл юща с при этом утечка переменного тока с нерабочих граней пластин существенной иогрещности в измерепн не вносит, если зазор между нластинами выбран достаточно малым.Instead of two plates spaced above the level of the solution, a set of more plates parallel to each other can be used as the electrode under study in the proposed device. In addition, parallel plates can be immersed in the solution. The resulting leakage of alternating current from the inoperative faces of the plates does not contribute significantly to the measurement, if the gap between the plates is chosen to be sufficiently small.

Предмет изобретени Subject invention

Устройство дл измерени зависимости поверхностного нат жени твердых электродов от нотенциала, содержащее Пьезоэлемент, скренлеипый с исследуемым электродом, вспомогательный электрод и электрод сравнени , щегос напр жени и измерительную схему, отличающеес тем, что, с целью расширени диапазона частот ири регистрации колебаний поверхностного нат жени в режиме заданной периодической составл ющей потенциала, исследуемый электрод выполнен в виде нескольких , например двух, закрепленных с одного конца одинаковых параллельных пластин , зазор между которыми обеспечивает капилл рное подн тие исследуемого раствора по всей площади электрода и которые иопарно подключены к противоположным полюсам генератора периодически измен ющегос напр жени .A device for measuring the dependence of the surface tension of solid electrodes on a nonotential, containing a piezoelectric element, screnle with the electrode under study, an auxiliary electrode and a reference electrode, voltage and measuring circuit, characterized in that, in order to expand the range of frequencies and the registration of surface tension oscillations the mode of a predetermined periodic component of the potential, the electrode under study is made in the form of several, for example two, fixed from one end of the same parallel pl Steen, the gap between which ensures capillary lifting term sample solution throughout the electrode area ioparno and which are connected to the opposite poles of the generator periodically varying voltage.