Úvod
The auxiliary electrode is also called the counter electrode. It is only used to pass current to achieve the polarization of the research electrode. When studying the cathode process, the auxiliary electrode is used as the anode, and when studying the anode process, the auxiliary electrode is used as the cathode. The area of the auxiliary electrode is generally larger than that of the research electrode, so that the current density on the auxiliary electrode is reduced, so that it is basically not polarized during the measurement process. Therefore, the platinum black electrode is often used as the auxiliary electrode, and it can also be used in the research medium. Metal materials that remain inert, such as Ag, Ni, W, Pb, etc.; in certain situations, certain electrodes are sometimes used. Sometimes, for convenience of measurement, the auxiliary electrode can also be made of the same metal as the research electrode.
Princip pomocné elektrody
The role of auxiliary electrode is relatively simple. The auxiliary electrode is also called the counter electrode. It forms a series circuit with the research electrode set at a certain potential, so that the research electrode is smoothly connected to electricity, and is only used to pass current to realize the polarization of the research electrode. The reverse current of the research electrode should be able to pass through the auxiliary electrode smoothly, so it is generally required that the auxiliary electrode itself has low resistance and is not prone to polarization. The area of the auxiliary electrode is generally larger than that of the research electrode. In the general electrolysis reaction experiment of the potentiostat, it is hoped that the area of the auxiliary electrode is more than 100 times larger than the area of the research electrode. This reduces the current density on the auxiliary electrode and makes it In the measurement process, it is basically not polarized, so that the external polarization mainly acts on the research electrode, so the platinum black electrode is often used as the auxiliary electrode.
Při studiu katodového procesu se pomocná elektroda používá jako anoda a při studiu anodového procesu se pomocná elektroda používá jako katoda. Polarizační proud prochází výzkumnou elektrodou a také pomocnou elektrodou. Při průchodu katodového redukčního proudu výzkumnou elektrodou probíhá elektrodová reakce anodické oxidace na pomocné elektrodě. Naopak při průchodu anodického oxidačního proudu výzkumnou elektrodou dojde k elektrodové reakci katodické redukce na pomocné elektrodě.
Aby se zabránilo kontaminaci roztoku elektrolytu v blízkosti výzkumné elektrody elektrodovou reakcí probíhající na pomocné elektrodě. Obecně existují dvě opatření: ①Jako pomocnou elektrodu vyberte materiál inertní elektrody; ②Oddělte výzkumnou elektrodu od pomocné elektrody. Pt je široce používán jako pomocná elektroda v laboratořích a může být aplikován v kyselých nebo alkalických roztocích. V kyselých roztocích, zejména v roztocích H2SO4, lze elektrody PbO2 použít také jako pomocné elektrody. Ni elektrodu lze použít jako pomocnou elektrodu v alkalickém roztoku. Ačkoliv se výše uvedené elektrodové materiály používají jako pomocné elektrody, reakce elektrod na vývoj vodíku nebo kyslíku jsou stále nevyhnutelné. Srážení těchto plynů ovlivní konvekční stav výzkumného systému a hodnotu pH roztoku a mohou také provádět elektrodové reakce na výzkumné elektrodě. Proto mohou být navrženy dvě komory pro umístění výzkumné elektrody a pomocné elektrody v nádobě elektrolytického článku, oddělené sintrovaným sklem, membránou, gelovým solným můstkem nebo pístem, a dbát na připojení kanálu pro vedení iontů. Intenzita polarizačního proudu pomocnou elektrodou a výzkumnou elektrodou je stejná, ale hustota proudu nemusí být nutně stejná. Proto, když je plocha pomocné elektrody relativně velká, zajišťuje nejen rovnoměrnost distribuce napájecího vedení výzkumné elektrody, ale také snižuje tlak článku elektrolytického článku.
Úloha pomocné elektrody
Důležitým znakem, který určuje kvalitu pokovené vrstvy, je rovnoměrnost a celistvost rozložení pokovovací vrstvy na dílu, která do značné míry určuje ochranu pokovovací vrstvy Výkon, disperzní schopnost a krycí schopnost se běžně používají ve výrobě elektrolytického pokovování k hodnocení rovnoměrnost a úplnost rozložení povlaku na dílech.
Praxe ukázala, že i na ploché katodě se stejnou vzdáleností od anody není rozložení proudové hustoty a tloušťky povlaku rovnoměrné. Tloušťka povlaku na ostrých rozích a hranách je zjevně větší než průměrná tloušťka. Střed ploché katody Tloušťka na povrchu je výrazně menší než průměrná tloušťka. Odchylka mezi skutečnou tloušťkou a průměrnou tloušťkou je asi 20 % až 30 % a odchylka na povrchu tvarově složitých dílů může být až několikanásobná. Někdy je okraj nebo špička součásti "opálená", ale hluboká konkávní část není pokovena. Důvodem tohoto jevu je: ①Během galvanického pokovování, kvůli okrajovému účinku proudu, je elektrické vedení snadné být na součásti. Ostré rohy, hrany a další místa s velkým zakřivením jsou koncentrované a proudová hustota je relativně velká, takže tloušťka povlaku je větší než průměrná tloušťka; zatímco uprostřed povrchu je zakřivení relativně malé a rozložení silových vedení je menší a proudová hustota je také malá, takže tloušťka povlaku je Menší než průměrná tloušťka.
②U složitých dílů s nerovnými nebo hlubokými otvory je kromě okrajového účinku proudu vzdálenost mezi dvěma částmi nerovnosti a anodou odlišná, takže odpor mezi nimi je odlišný, takže proud je Rozložení boule jsou také jiné. Pokud je hrbol blízko katody, odpor je malý a hustota proudu je vysoká, povlak je tlustý; naopak povlak na prohlubni je tenký. Obecně řečeno, neexistuje žádný požadavek na tloušťku fólie na povrchu vnitřního otvoru přesahující hloubku průměru otvoru a povrch vnitřního otvoru přesahující hloubku dvojnásobku průměru otvoru může být částečně nepokoven.
Za účelem zlepšení výkonu pokovování a výkonu hlubokého pokovování lze přijmout tato opatření:
⑴Zlepšete katodickou polarizaci pokovovacího roztoku.
⑵Když je katodická polarizace pokovovacího roztoku velká, zlepší se vodivost pokovovacího roztoku.
⑶Pomocná elektroda se používá ke zlepšení vrhacího výkonu a výkonu hlubokého pokovování.
⑷Po pokovení se používá mechanické zpracování (např. broušení), aby byla zajištěna rovnoměrnost tloušťky pokovení.
Z výše uvedené analýzy vyplývá, že jakmile je určen vzorec roztoku, pomocná elektroda je nezbytná pro získání jednotného a úplného povlaku pro různé specifické části.
Výběr pomocné elektrody
Při analýze vzorků slitin se základní kov analyzované slitiny často používá jako pomocná elektroda; hliníková slitina je čistý hliník; bronz a mosaz jsou měděné; ocel Analýza používá čisté železo. Požadavek na pomocnou elektrodu je, že by neměla obsahovat prvek, který má být analyzován, ale tento požadavek není snadné splnit, protože je nemožné získat absolutně čistou pomocnou elektrodu. Když pomocná elektroda obsahuje prvek, který má být měřen, bude spektrální čára tohoto prvku produkovat dodatečnou intenzitu kromě očekávané intenzity. Tento efekt nastává, když je analýza nízká a množství analytického prvku obsaženého v pomocné elektrodě je vysoké. , Důležitější je, že musíme věnovat pozornost. Výsledkem tohoto efektu je snížení sklonu pracovní křivky a také snížení přesnosti analýzy. V některých případech je část pracovní křivky s nízkým obsahem zakřivená. Na obrázku 5.3 je 1 pracovní křivka manganu v oceli získané použitím uhlíkové oceli obsahující 0,5 % manganu jako pomocné elektrody. Obsah manganu v pomocné elektrodě je uprostřed rozmezí analytického obsahu 0,3 až 1,0 %, což silně ovlivňuje sklon pracovní křivky. . 2 je pracovní křivka s použitím mědi jako pomocné elektrody. Protože ocel neobsahuje mangan, nedochází k dodatečné fixační pevnosti manganového drátu a je zlepšen sklon pracovní křivky. Pro výběr pomocné elektrody, která neobsahuje měřený prvek ve vzorku pro analýzu oceli, se kromě čistého železa běžně používají jako pomocné elektrody čistá měď a grafit.
Obrázek 5-2—5-4
Složení pomocné elektrody se někdy drasticky mění Podmínky vypařování ve světelném zdroji. Obrázek 5.4 je pracovní křivka zinku ve vzorcích cínového bronzu vyrobených s různými pomocnými elektrodami. Ⅰ-Měď se používá jako pomocná elektroda; Ⅱ-Horní i spodní elektrody jsou vzorky; Ⅲ-Grafit se používá jako pomocná elektroda; Ⅳ-Hliník se používá jako pomocná elektroda. Pomocná elektroda. Z obrázku 5.4 je vidět, že pevnost zinkového drátu je výrazně odlišná při použití různých pomocných elektrod. Proto by pro různé analytické úlohy měly být vybrány vhodné pomocné elektrody, které lze vybrat pomocí experimentů. Mnoho zakázek používá jako pomocné elektrody vysoce čistý uhlík nebo grafit. Grafit je forma uhlíku, takže grafitová elektroda je také druh uhlíkové elektrody. Protože je snazší vyrobit uhlíkové elektrody pro výrobu vysoce čistých grafitových elektrod, grafitové elektrody se obecně používají ve spektrální analýze. Pracovníci spektroskopie někdy nazývají grafitové elektrody jako uhlíkové elektrody a rozlišení není příliš striktní. Působením světelného zdroje může uhlíková nebo grafitová elektroda podporovat tvorbu redukční atmosféry v blízkosti povrchu analyzovaného vzorku, což výrazně snižuje možnost tvorby oxidové vrstvy na povrchu vzorku a zvětšuje obloukové skvrny na povrchu vzorku. To umožňuje látce se rovnoměrněji odpařovat, čímž se zlepšuje přesnost analýzy.
Při spektroskopické analýze oceli jsou pracovníci spektroskopie v mé zemi zvyklí používat jako pomocné elektrody čistou měď nebo čistý grafit, jak je uvedeno výše. Při použití vakuového přímého čtecího spektrometru k analýze uhlíku, fosforu, síry a dalších legujících prvků v oceli se však vzorek excituje v atmosféře argonu a jako pomocná elektroda se použije tyč z čistého stříbra o průměru 3 mm, a konec je zabroušen na 120. Kužel. Vzhledem k tomu, že tato pomocná elektroda je buzena v argonovém plynu a používá se jednosměrný výbojový zdroj světla, stříbrná elektroda se spotřebovává jen zřídka a nevyžaduje časté broušení (asi 100 až 150 vzorků se analyzuje, než je nutné mletí), pouze v analýze Po několika vzorcích se otírají jemným kartáčkem. Neželezné kovy a jejich slitiny používají jako pomocné elektrody čisté kovy, uhlík nebo grafit. Podle různých specifických požadavků může být jedna z nich použita jako pomocné elektrody. Hrot pomocné elektrody je obecně vybroušen do polokulovitého tvaru nebo do kónického tvaru s průřezem (viz obrázek 5.2).
Aplikace pomocné elektrody
Pomocná elektroda a pracovní elektroda tvoří proudovou smyčku. Pokud je pomocná elektroda polarizována vnějším proudem, tlak článku bude kolísat a bude obtížné řídit proud a potenciál pracovní elektrody. Pomocná elektroda by proto měla být vyrobena z nepolarizovaných nebo obtížně polarizovatelných materiálů, jako je platina, grafit a další inertní materiály. U některých systémů, které nevyžadují vysokou přesnost měření, lze použít i niklové elektrody a olověné elektrody, protože pasivační film, který tvoří v některých médiích, je relativně stabilní. Obecné požadavky na pomocné elektrody jsou následující.
①Oblast by měla být velká, aby bylo možné snížit proudovou hustotu, čímž se sníží polarizace pomocné elektrody a elektrické vedení může být rovnoměrněji rozloženo.
②Aby se zabránilo vzájemné kontaminaci reakčních produktů na pomocné elektrodě a pracovní elektrodě, je někdy nutné použít membránu, jako je sintrované sklo, iontoměničová membrána, píst ze zabroušeného skla a další opatření k oddělení komory pomocné elektrody od komora pracovní elektrody , Nejběžnější je použití tříelektrodové komory nebo dvouelektrodové komory, viz obrázek 7-88.