SU658442A1 - Способ измерени зависимости поверхностного напр жени твердого электрода от потенциала - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области физической химии и может быть использовано дл  исследов;ши  границы раздела между электропроводными .твердым телом и жидкостью.

Известен способ измерени  зависимости поверхностного нат жени  твердого электрода от потенциала, основанный на регистрации малых колебаний электрода, вызванных колебани ми его потенциала при пропускании переменного тока через границу твердого электрода с жидким электролитом 1 .

Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  способ измерени  зависимости поверхностного нат жени  твердого электрода от потенциала, включающий пропускание переменного тока через границу электрода с жид КИМ электролитом, задание среднего потенциала электрода относительно электролита и регистрацию колебаний изгиба электрода в виде пластины на резонансной частоте 2 .

Электролитом смачивают одну из двух сторон пластины. Переменный ток звуковой частоты ввод т в пластину через металлический держатель, скрепл ющий электрод с пьезоэлементом и одновременно служащий электрическим контактом. Держатель соедин ет электрод с внешней цепью, через которую задаютс  переменный ток н среднее значение потенциала электрода относительно электролита. Частоту тока устанавливают равной одной из резонансных частот механической системы электрод - пьезоэлемент. Переменный ток проходит внутри пластины вдоль ее средней плоскости и выходит в электролит через смоченный участок поверхности пластины. Колебани  поверхностного нат жени  на смоченной стрроне пластины вызывают нзгнбные колебани  пластины, которые передаютс  пьезозлементу и таким путем регистрируютс .

Вещества.исследуемых электродов разнообразны: металлы, сплавы, полупроводники, твердые электролиты. В р де случаев их состав неизвестен . При выборе материалов держател  и токопровод щих проводов основными  вл ютс  механические свойства. Хрупкие, м гкие, т желые материалы менее подход т дл  этой цели. Поэтому, как правило, материалы держател  и проводов отличаютс  от материала исследуемого электрода. При этом в известных способах в зоне контакта

между электродом и цепью задани  среднего потенциала выдел етс  тепло Пельтье с частотой пропускаемого тока. В электроде и держателе вблизи их границы возШкают переменные температурные напр жени . Они вызывают дополнительные колебани  злектр9Да, которые накладываютс  на кодебани , обусловленные периодическим изменение поверхностного нат жени  на границе электрод электролит .

. Поэтому известные способы в общем случае дают результат, искаженный погрешностью, дл  оценки и отделени  которой необходимы дополшпельНые измерени . Погрешность возрастает щ)и переходе от металлических электродов к полупроводниковым , у которых она соизмерима с регистрируемым сигналом.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений за счет устранени  погрешности, обусловленной температурными напр жени ми в зоне контакта между электродом и цепью задани  среднего потенциала.

Дл  этого в электролите создают внешнее по отиршению к электроду переменное электрическое поле, а электрод погружают в электролит, так чтобы средн   плоскость электрода пересекала силовые линии пол ; электрическое поле формируют однородным, а электрод ориентируют перпендикул рно.его направлению.

По предлагаемому способу .пластина электрода приводитс  в соприкосновение с электролитом обеими сторонами, а переменный ток п знускаегс  через электролит и электрод в направлении, перпендикул рном средней плоскости пластины. Мгновенные значени  переменного тока на противоположных-сторонах пластины электрода одикаковы по величине и противоположны по знаку. Средше значени  потенциала электрода относительно электролита одинаковы на противоположных сторонах пластины. Контакт держател  с электродом остаетс , он необходим дл  скреплени  электрода с пьезозлементом и дл  задани  среднего значени  потенциала электрода. «

Однако переменный ток через этот контакт в данном способе не проходит.

Тепло, выдел ющеес  на границе электрод электролит , характеризует . исследуемую систему , однозначно определ етс  ею и не  вл етс  источником погрешности. Оно мало в области потенциалов, где электрод  вл етс  пол ризуемы и где переменный ток расходуетс  только на зар  жение емкости двойного электрического сло . В этой области, наиболее важной дл  исследований , тепловое нат жение пренебрежимо мало по сравнению с переменным поверхностным нат жением .

На чертеже показано расположение исследуемого электрода в электролите при измерени х предлагаемым способом.

Переменное электрическое поле в электролите создают с помощью двух один овыхвспомогательных электродов 2 и 3, подключаемых к вторичной обмоткетрансформатора 4, первичную обмотку которого соедин ют с генератором переменного тока. Используют сосуд, разделенный на две одинаковые части перегородкой 5, которую пересекает канал 6 пр моугольного сечени . Электролит заливают в сосуд до уровн  выше дна канала. Вспомогательные электроды погружа |Ю7 в электролит поразные стороны от перегородки . Исследуемый электрод 7 в форме пр моугольной пластины закрепл ют одним концом в держателе 8 и затем другим концом погружают в канал с электролитом так, чтобы средн   плоскость пластины была перпендикул рна стенкам канала.

При прохождении переменного тока сквозь пластину потенциалы ее противоположных сторон относительно электролита колеблютс  в проти во фазе относительно одного и того же среднего значени .

Зависимость поверхностного нат жени  v от потешшала про вл етс  в том, что следу  за потешшшшминат жени  противополонсш х сторон пластины также колеблютс  в противофазе,Уменьшение нат жени  одной стороны сопровождаетс  увеличением нат жени  другой стороны. Возникают кзщбные колебани  пластины, которые регистрируютс . Их амплитуда пропорциональна амплитуде поверхностного нат жени  при заданном среднем потенциале. Изменение среднего потевдиала р сопровождаетс  изменением амплитуды поверхностного нат жени , дава  кривую в координатах . При заданной амплитуде переменного тока амплитуда плотности зар да электрода q фиксирована вдоль кривой, Aq const Поэтому полученную таким путем кривую можно интерпретировать.в координатах . рЧ Размерности этихкоординат одинаковы, благодар  чему они имеют преимущества перед координатами Э /Эу/-/ . При необходимости переход совершаетс  по формуле Э /ЭугСЭ„/Эгде С - известна  дифференциальна  электрическа  емкость единицы поверхности электрода на частоте измерени . Так как всегда ОО, то и 9у/ Эц, обращаютс  в нуль одновременно, указыва  экстремумы функции W.

Масштаб по оси ординат определ ют, Например, путем теплового моделировани  поверхностного нат жени . Дл  этого после измерени  исследуемый электролит замен ют стандартным раствором окислительно-восстановительной системы с тем же объемом. При частотах тока 1 кгц и выше распределени  тока в исследуемом электролите и в стандартном растворе, как правило, одинаковы благодар  малому сопротивлению емкости электрода. Поэтому при измерени х допустимо