Методы исследования рассеивающей способности электролитов

 

Для оценки рассеивающей способности электролитов (РСЭ) применяют ячейки различных конструкций. В них экспериментально определяют распределение тока и металла. Полученные результаты в исследуемых электролитах сопоставляют. Иногда распределение тока и металла определяют расчётным путём. По этим данным обычно приводят качественную характеристику рассеивающей способности. Считают, что она выше у того электролита, у которого вторичное распределение тока или металла в данной ячейке более равномерное.

Первая группа методов использует параллельное расположение электродов при полном пересечении ими электролита. Катоды располагаются по одну или обе стороны анода на различном расстоянии от него.

Одним из первых методов определения РСЭ был метод Херинга-Блюма.

Рис.3.6. Ячейка для измерения распределения тока и металла на поверхности катода Херинга-Блюма: 1-анод, 2-дальний катод, 3- ближний катод, А₁-амперметр для измерения общей силы тока, А₃ и А₄ – амперметры для измерения силы тока на ближнем и дальнем катодах, l _б – расстояние от анода до ближнего катода, l _д - расстояние от анода до дальнего катода.

Ячейка Херинга-Блюма представляет собой сосуд прямоугольного сечения. В сосуде между двумя плоскими катодами помещён дырчатый или сетчатый анод. Первичное распределение тока в ячейке соответствует отношению расстояний между катодами и анодом:

Вторичное распределение тока определяют либо по привесу катодов (при 100%-ном выходе металла по току), либо с помощью амперметров, включённых в цепь ближнего и дальнего катодов.

В ячейке Фильда (рис.3.7) катоды помещены по одну сторону от анода и разделены токонепроводящей перегородкой. Распределение тока в ячейке

Рис.3.7. Ячейка Фильда для измерения распределения тока и металла на поверхности катода: 1- анод, 2- дальний катод, 3- ближний катод, 4- токонепроводящая перегородка.

 

 

Фильда описывается теми же уравнениями, что и в ячейке Херинга-Блюма. Только , l _б и l _д – расстояния от катодов до края перегородки.

Особенностями этих ячеек являются прямолинейное распределение силовых линий и отсутствие в них краевого эффекта. Хотя в реальном электролизёре силовые линии не распределяются прямолинейно и краевой эффект оказывает существенное влияние, этими ячейками удобно пользоваться для сравнения между собой электролитов различного состава при различном электрическом и температурном режиме.

Вторая группа методов предусматривает применение катодов, согнутых под различным углом при плоских анодах. В одних методах катоды не пересекают весь электролит, в других они полностью пересекают его.

Примером может служить ячейка Кудрявцева и Никифоровой (рис.3.8).

 

 

Рис.3.8. Ячейка для измерения распределения металла на поверхности углового катода Кудрявцева и Никифоровой: 1 – ячейка, 2 – угловой катод, 3 – аноды.

Ячейка представляет собой прямоугольный сосуд – ванну с катодом из тонкой ленты, согнутой в двух местах под углом в 60°. По её обеим сторонам на одинаковом расстоянии расположены два плоских анода.

Приборы второй группы имеют преимущество. Они дают некоторое представление о распределении металла на выпуклых участках и в углублениях. Но в качестве приборов сравнения они менее пригодны. Эти приборы дают представление о том, как распределяется металл на данном или на подобном ему катодах при таком же краевом эффекте, при таком же экранировании силовых линий и т.д.

Широкое распространение получила щелевая ячейка Молера (рис.3.9).

 

 

Рис.3.9. Щелевая ячейка Молера:

1 – катод, 2 – анод, 3 – токонепроводящая перегородка, h – расстояние от катода до перегородки, l – длина катода

 

 

Ячейка представляет собой плоский прямоугольный сосуд. Вдоль одной из стенок (длиной l) располагается катод. Анодом служит щель между боковой стенкой и перегородкой, расположенной на расстоянии h от катода. Ширина щели от 1 до 2% длины катода.

Преимущество щелевой ячейки перед другими ячейками в том, что катодное распределение тока в ней не зависит ни от формы, ни от расположения находящегося за щелью реального анода. Кроме того, щель, являющаяся в данном случае неполяризующимся анодом, не вызывает концентрационных изменений в растворе. Изменяя геометрические размеры ячейки (h и l), можно получить любое распределение плотностей тока на поверхности катода.

На рис. 3.10 приведено первичное распределение тока в щелевой ячейке при различных значениях l / h . В щелевой ячейке можно рассчитать и вто-ричное распределение тока, если зависимость плотности тока от поляризации линейная. На рис.3.11 показано вторичное распределение тока в ячейке с l / h= 2,8 при различных значениях критерия электрохимического подобия Э.

Экспериментально вторичное распределение тока и металла можно определить с помощью разборного катода. Разборный катод состоит из отдельных секций – узких изолированных друг от друга пластин. Пластины крепятся на оправке из токонепроводящего материала. Распределение тока определяют по падению напряжения на калиброванных сопротивлениях. Величина этих сопротивлений одинакова по 0,05-0,1 Ома. Сопротивления включены последовательно в цепь катодной секции. Распределение металла оценивают по привесу секций за время электролиза. Ошибка, вносимая калиброванными сопротивлениями в распределение тока, как показали специально проведённые эксперименты, довольно мала, и ею можно пренебречь.

 

Рис.3.10. Первичное распределение тока в щелевой ячейке при различных значениях l / h :

1 – 2,8; 2 – 2,35; 3 – 1,94; 4 – 1,3

Рис.3.11. Вторичное распределение тока в щелевой ячейке при l / h = 2,8 и различных значениях критерия электрохимического подобия Э:

1 – 100; 2 – 50; 3 – 10; 4 – 0,6; 5 – 0,2; 6 - 0,1; 7 – 0

ТОЭ                                 Лекция 13,14

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться: