Рейтинг темы:
  • Голосов: 0 - Средняя оценка: 0
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
Конструкция электролизера - для "салаг"))
(19-11-2018, 13:42)NeonSun Писал(а):
(17-11-2018, 18:38)Джон Сильвер Писал(а):
(13-11-2018, 17:12)NeonSun Писал(а): В приведенном патенте не указано из чего сделан измерительный электрод 4. Графит? Мне, как дилетанту, не ясно, какого должно быть расстояние от катода до измерительного электрода: - в разы меньше чем от катода до анода, так? А вот всё остальное понятно. Достаточно разумно и просто. Это, однако, не значит, что реализовать такую схему на большие токи просто.

Измерительный электрод- хлорсеребряный ЭСЛ и т.п., в Гомеле производят. Размещать его нужно как можно ближе к электроду, на котором нужно контролировать целевой процесс. На рисунке в  патенте неправильно указано размещение электрода, размещать нужно между катодом и анодом. Расстояние особо не критично, т.к. мы измеряем потенциал между ЭЛЕКТРОЛИТОМ и исследуемым электродом.

(13-11-2018, 17:12)NeonSun Писал(а):
(11-01-2018, 16:15)Джон Сильвер Писал(а):  

В приведенном патенте не указано из чего сделан измерительный электрод 4. Графит? Мне, как дилетанту, не ясно, какого должно быть расстояние от катода до измерительного электрода: - в разы меньше чем от катода до анода, так? А вот всё остальное понятно. Достаточно разумно и просто. Это, однако, не значит, что реализовать такую схему на большие токи просто.

Если кому требуется пояснить на пальцах, как работает такая схема (а я могу просто и доходчиво), то я готов.

Схема потенциостата электролизёра РЭС-2 для обработки фиксажных растворов. Если немного переработать- можно универсальный потенциостат сделать. Спецификацию могу прикрепить, если кому интересно.

 Спецификацию тоже интересно. Фото схемы плоховатого качества, не видны цифры вхождения проводов в шину и нижняя часть схемы плохо просматирвается.

На первый взгляд - гуд. Но в ней тиристоры с фазовым управлением!!! Сейчас эта схема "морально устарела".
На выходе получается не постоянный ток, а "толчками". Хотя, может это и лучше для электролиза. Позволяет "стряхивать" электроды.
"Расстояние особо не критично, т.к. мы измеряем потенциал между ЭЛЕКТРОЛИТОМ и исследуемым электродом" - довольно странны ваши слова. На линии от катода до анода электролит тоже поляразуется. (Поляризуется - плохое слово. Градиент потенциала образуется, наверное лучше сказать). Электролит ведь тоже имеет сопротивление, не так ли? Так что расстояние от катода до измерительного электрода должно быть в разы меньше, чем от катода до анода. Чтобы ошибка измерения внесённая падением напряжения в результате прохождения тока, была пренебрежимо мала. Я так себе это представляю.

Со схемой, порядком измерения и алгоритмом управления - понятно. 
Остался только один вопрос у меня: А как выбрать потенциал?
Т.е. для полного понимания:
Схема регулирует ток между катодом и анадом таким образом, чтобы напряжение между катодом и измерительным электродом было заданным.
Вопрос - как выбрать нужное напряжение для того, чтобы выделялся нужный металл?
Из таблицы стандартных электродных потенциалов, что ли?
Но в таблице даны значения относительно водородного электрода, а у нас же отнюдь не водородный катод. У нас либо нержавейка, либо графит, либо титан, либо (в идеале) тот металл, который мы и осаждаем.
Так как потенциал выбирается?

Чтобы начался процесс осаждения или растворения металла, нужно зарядить, поляризовать соответственный электрод относительно электролита. Замерить величину потенциала между электродом и электролитом, из которого (или в который) мы будем трансформировать полезный металл нам помогает хлорсеребряный электрод сравнения (либо другой электрод, каломельный например)  Потенциал выбирается экспериментально, исходя из ОВП металла (серебра) в данном соединении. Определить оптимальный потенциал катода (при осаждении металла) или анода (при растворении металла) помогает современный полярограф- потенциостат, имеющий соответствующее программное обеспечение (полярография, вольтамперометрия). Выделить из электролита полностью один металл, оставив в нём другой, если ОВП металлов близки, невозможно. Я обрабатывал фиксаж в потенциостатическом режиме (более серьёзным прибором, чем схема приведённая выше), сначала всё шло ОК, а когда СР осталось в растворе мало, начала липнуть медь (из остатков медного купороса, которым плёнку отбеливал).  Размещать электрод (хлорсеребряный, водородный конечно точнее, но дороже и труднее реализовать) нужно ближе к электроду (катоду или аноду, в зависимости от того, что мы контролируем, осаждение или растворение), по поводу градиента потенциала в межэлектродном пространстве при определении электродного потенциала наука умалчивает. Выбираемый потенциал зависит от концентрации ионов металла в электролите, чем беднее электролит- тем положительнее должен быть заряжен катод (нержавейка, титан) относительно электролита (электрода сравнения) при осаждении, потенциал самого электрода сравнения соответственно учитывается. Схему и спецификацию пересниму и выложу через пару дней.

(19-11-2018, 23:35)Джон Сильвер Писал(а): Выбираемый потенциал зависит от концентрации ионов металла в электролите, чем беднее электролит- тем положительнее должен быть заряжен катод (нержавейка, титан) относительно электролита
"Положительнее"- в смысле, смещаться в положительную сторону . Цепь анод-электролит-катод нелинейна, нелинейность обусловлена формированием двойного электрического слоя под действием поляризации. На границе электрод- электролит наблюдается снижение концентрации ионов- переносчиков заряда. Толщина этого слоя теоретически равна радиусу атома вещества- переносчика заряда. В толще электролита ионы распределены равномерно, а вот на границе... По этому я написал, что расстояние не критично.
Ответить
Ок. Ждём схему. 
А потенциостат отличается от приведенного прибора только тем, что может самостоятельно просканировать вольт-амперную характеристику и записать график, так?

"по поводу градиента потенциала в межэлектродном пространстве при определении электродного потенциала наука умалчивает"
Чегой-то умалчивает? Когда электролиз идёт, то для увеличения тока рекомендуют сблизить электроды - т.е. другими словами уменьшить сопротивление электролита. Ну, а раз есть сопротивление, то и падение напряжения на электролите должно быть. А значит и градиент потенциала должен быть. А это, в свою очередь,  значит, что сунув измерительный электрод в разные места между катодом и анодом мы должны зафиксировать различные потенциалы. 
Но это всё не суть. Так, просто размышления. Там и потенциалы будут отличаться на какие сотые доли вольта, вполне возможно - не принципиально.
Ответить
(20-11-2018, 08:49)NeonSun Писал(а): градиент потенциала должен быть

На примере обычной марганцево- цинковой батарейки и других химических источников тока: от расстояния между электродами напряжение на электродах не меняется, сопротивление электролита мало, им можно пренебречь. Всё это можно почитать в учебниках по электрохимии. 
(20-11-2018, 08:49)NeonSun Писал(а): А потенциостат отличается от приведенного прибора только тем, что может самостоятельно просканировать вольт-амперную характеристику и записать график, так?
Потенциостат- прибор для электрохимических исследований, имеет регулировки скорости развертки тока, напряжения, предела развёртки, регистрирующее устройство.  При помощи образцовых растворов строятся вольтамперограммы (они могут быть зашиты в программу) , затем сравниваются с исследуемыми. Я на таком приборе не работал, но читал о нём.

В институте химии твёрдого тела и механохимии (Новосибирск) лет 10-15 назад был  создан прибор АК-1 для извлечения металлов из солей (серебра из фиксажа и отбелки) на основе объёмно- пористого проточного катодного материала и прибор (на основе серийно выпускаемого потенциостата) для анализа количества серебра в растворе и определения потенциала электролиза. Блок питания АК-1 БПС500.6.4) представляет программно управляемый источник, работающий в режиме "потенциостат", "гальваностат", "источник напряжения", максимальный ток 50 ампер, напряжение 7 вольт. У меня эксплуатируется несколько АК-1.
[-] 2 форумчанина заняшкали сообщение Джон Сильвер'а:
  • NeonSun, z2345
Ответить
(20-11-2018, 15:25)Джон Сильвер Писал(а):
(20-11-2018, 08:49)NeonSun Писал(а): градиент потенциала должен быть

На примере обычной марганцево- цинковой батарейки и других химических источников тока: от расстояния между электродами напряжение на электродах не меняется, сопротивление электролита мало, им можно пренебречь. Всё это можно почитать в учебниках по электрохимии. 

Не согласен. Сейчас аргументирую.
В электрохимии я не силён, однако в электротехнике вы меня не переплюнете, я думаю.
Так вот, по поводу батареек - если просто так менять расстояние между электродами батареи, то да, напряжение не будет меняться. НО! Это же ситуация, когда вы ток не пропускаете через неё. А вот пропустите через батарею 20А-30А, как при электролизе, то вы тут-же обнаружите проседание напряжения на элементе. Т.е. зафиксируете и измерите внутренне сопротивление источника. Сопротивление электролита есть! И ого-го какое, между прочим. Для примера - типичное внутреннее сопротивление Li-ion батареи - 40-50 миллиОм. А это значит, что при токе в 20А мы обнаружим падение напряжения в 0.8В. Херасе, да? Перекладывая на процесс электролиза мы таким изменением в напряжении можем перекрыть один точно, а может и два соседних металла прихватить на катод. Каково?

Всё это касается гальванических элементов питания - ячеек, созданных специально, чтобы параметры внутреннего сопротивления были как можно меньше.
А в ячейках для электролиза работают электролиты с гораздо худшими параметрами по внутреннему сопротивлению.

Подводя итог всей моей "портянке" - точка где измерять потенциал электролита - важна! Я думаю, что она должна быть как можно ближе к катоду (для случая катодного осаждения), и, даже лучше, если измерительный электрод будет не на линии КАТОД <---> АНОД, а с противопроложной стороны катода.

Есть доля истины в моих рассуждениях? И, раз уж у вас имеется патенциостат в доступности, неплохо было-бы, экспериментально промерять патенциал электролита на линии от катода к аноду(только в момент прохождения тока через ячейку, разумеется). И заключить для себя и обнародовать для других - пренебрежимо мал он или нет.
Ответить
(20-11-2018, 15:25)Джон Сильвер Писал(а): Потенциостат- прибор для электрохимических исследований, имеет регулировки скорости развертки тока, напряжения,

Ещё имеется развёртка потенциала.

(21-11-2018, 09:44)NeonSun Писал(а): В электрохимии я не силён, однако в электротехнике вы меня не переплюнете, я думаю.

Электротехнику изучал с перерывом на службу в Советской Армии, чтобы за 2 года не забыть- решал контрольные офицеру- заочнику, но всё равно не помогло, после 2 курса на трояк со второго раза сдал. Но ещё помню что такое внутреннее сопротивление источника ЭДС, режимы КЗ и ХХ...(блин, 30 лет прошло!) А электрохимия это так, несколько лет в процессе работы пытаюсь её изучать.
(21-11-2018, 09:44)NeonSun Писал(а): точка где измерять потенциал электролита - важна!

Нам нужен не потенциал электролита, а потенциал поляризованного  катода (или анода). В рекомендациях пишут типа такого "..электрод сравнения разместить как можно ближе к катоду...", или "..электрод сравнения подключить при помощи мостика, обращённого носиком в сторону катода...". Конкретные цифры не указываются.
(21-11-2018, 09:44)NeonSun Писал(а): Я думаю, что она должна быть как можно ближе к катоду (для случая катодного осаждения), и, даже лучше, если измерительный электрод будет не на линии КАТОД <---> АНОД, а с противопроложной стороны катода.

Есть доля истины в моих рассуждениях?

Сегодня экспериментировал: перемещал хлорсеребряный электрод вокруг поляризованного катода  (угольного стержня), напряжение поляризации 2 вольта, расстояние между стержнями 20 см., электролит- фиксаж без серебра: 1. электролит не перемешиваем, градиент наблюдается на линии анод- катод порядка 100 мВ на всей длине (потенциал менялся от 1,2 в у катода (5 мм от катода)  до 1,3 в у анода в 5 мм). 2. Градиент уменьшается при перемешивании электролита, пропорционально скорости перемешивания. 3. Градиент отсутствует в любом случае (перемешиваем или нет) при размещении ЭС у катода со стороны, противоположной аноду. Выводы: градиент более выражен при неравномерном количестве ионов в электролите, при перемешивании электролита им можно пренебречь, но размещать ЭС нужно ближе к исследуемому электроду.
[-] 2 форумчанина заняшкали сообщение Джон Сильвер'а:
  • Basta72, NeonSun
Ответить
(21-11-2018, 10:26)Джон Сильвер Писал(а): Сегодня экспериментировал: перемещал хлорсеребряный электрод вокруг поляризованного катода  (угольного стержня), напряжение поляризации 2 вольта, расстояние между стержнями 20 см., электролит- фиксаж без серебра: 1. электролит не перемешиваем, градиент наблюдается на линии анод- катод порядка 100 мВ на всей длине (потенциал менялся от 1,2 в у катода (5 мм от катода)  до 1,3 в у анода в 5 мм). 2. Градиент уменьшается при перемешивании электролита, пропорционально скорости перемешивания. 3. Градиент отсутствует в любом случае (перемешиваем или нет) при размещении ЭС у катода со стороны, противоположной аноду. Выводы: градиент более выражен при неравномерном количестве ионов в электролите, при перемешивании электролита им можно пренебречь, но размещать ЭС нужно ближе к исследуемому электроду.

Ну, вот, мои рассуждения подтверждаются более-менее экспериментально.
Вопрос по измерениям только такой: на каком токе шло измерение?
Ответить
(22-11-2018, 12:43)NeonSun Писал(а): на каком токе шло измерение?

0,4 ампера, площадь погруженной  поверхности угольных электродов около 0,5 дм.кв.
Ответить
Спасибо, мне многое стало понятно из этой дискуссии. Не знаю, как остальным, а мне было познавательно и полезно.
Ответить


Переход:


Пользователи просматривают эту тему: 1 Гость(ей)