Способ определения коэффициента диффузии кислорода в металлах и оксидах

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ДИФФУЗИИ КИСЛОРО,ЦА В МЕТАЛЛАХ И ОКСИДАХ подачей внешнего напряжения на электроды электрохимического элемента, измерением ионного тока во времени и расчетам по полученным данным коэффициента диффузии. отличающийся тем, что, с целью повьшения точности определениякоэффициента диффузии при одновременном расширении круга объектов, определяют зависимость электродвижущей силы элемента от времени снятия . внешнего напряжения и рассчитывают коэффициент диффузии Л по формуле М D где М количество перенесенного через электролит кислорода; § С величина избыточной концентраций кислорода на (Л поверхности в момент времени t , прошедшего с момента включения внешнего напряжения.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51) ф G 01 N 27/46 г

2=—.C, ii t

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ (21) 3731562/24-25 (22) 14.03.84 (46) 23.11.85, Бюл. № 43 (7i) Ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового

Красного Знамени МГУ им. M.Â.Ëoìîíoсова (72) А.П.Ощенко и И.А.Васильева (53) 543.247(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1065761, кл. G 01 N 27/46, 1984.

Авторское свидетельство СССР № 911299, кл. G 01 И 27/46, 1980. (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ДИФФУЗИИ КИСЛОРОДА В МЕТАЛЛАХ И ОКСИДАХ подачей внешнего напряжения на электроды электрохимического элемента, измерением ионного тока во времени и расчетам по полученным данным коэффициента диффузии, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения коэффициента диффузии при одновременном расширении круга объектов, опт ределяют зависимость электродвижущей силы элемента от времени снятия . внешнего напряжения и рассчитывают коэффициент диффузии 3 по формуле

М вЂ” количество перенесенного через электролит кислорода3

С вЂ” величина избыточной концентрации кислорода на поверхности в момент времени 1, прошедшего с момента включения внешнего налряжения.

1193564

i//Ий/ 1.460 1.390 1.352 1.312 1.302 1.289 1.280 1.274 1.268 1.264

t/cj 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Затем размыкают ячейку и измеря- ют ЭДС во времени.

E/mV/ 45.30 47..40 49.20 49.71 50.07 50.58 50.76 50.89 51.12 51 30

t/с/ 70 80 100 1 1 0 120 140 150 160 180 200

Е/mV/. 51.42 51 52 51.62 51.72 52.11 равновесное значение

t/с/ 200 240 270 300 > 600

Изобретение относится к способу определения коэффициента диффузии

b кислорода в металлах, металлических сплавах и оксидах.

Цель изобретения — повышение точности определения коэффициента диффузии кислорода при одновременном расширении круга объектов.

Способ осуществляют следующим образом.

На электроды электрохимического элемента подают внешнее напряжение, измеряют ионный ток во времени, сни мают внешнее напряжение, измеряют

ЭДС элемента во времени и рассчитывают Ю по формуле где M — количество перенесенного через электролит кислорода рассчитываемого интег1. рированием временной функ-, ции ионного тока; — величина концентрации кислорода на поверхности изучаемого электрода в момент времени

Значения ЭДС пересчитываются в значения избыточной концентрации кислорода на поверхности по формуле, которая пояучена в предположении независимости коэффициента активности кислорода от концентрации кислорода с=с jexp ((a< — е)

2F

В где С вЂ” равновесная концентрация кислорода на поверхности раздела электролит/изучаемый электрод, выраженная в r-ат/м;

Т вЂ” температура;

Е,Š— равновесное и текущее значение ЭДС.

После снятия внешнего напряжения (или размыкания элемента) ЭДС электрохимического элемента по абсолютной величине окажется меньше равно5 .весного значения и во времени будет увеличиваться, асимптотически ,приближаясь к равновесному значению.

Этот процесс, называемый релаксацией, в общем случае зависит от кине10 тики установления равновесия на электроде сравнения, электролите, изучаемом электроде. Однако, как показывает опыт, характерное время с установления равновесия на элек !

5 троде сравнения (гомогенная смесь двух акисных фаз) и электролите по крайней мере на два порядка величины меньше с в электроде, в котол ром определяют диффузию. Поэтому

20 регистрируемая экспериментально релаксация ЭДС описывает только установление равновесия на изучаемом электроде, контролируемое диффузией кислорода с поверхности вглубь фазы.

25 Пример. Определение З проводят в.электрохимическом элементе:

Pt / ВЬ(о)/ТЬО + 1X CaO /Nb(og„+

+ НЬО/Pt.

При 1300К элемент замыкают накоротко и измеряют ионный ток

Строят график зависимости 1П С=

f (1n t). На графике обнаруживают ф область линейной зависимости: —D1n С

П1И t

0,5. При малых временах (до 10 с) после размыкания элемента (еще не наступила релаксация электролита и электрода сравнения, при больших (свыше 200) разница равновесного и текущего значения ЭДС приближается к величине флюктуации значения равновесной ЭДС (50 /Ьб), обусловленной температурным дрейфом. Десять точек, попавших в область прямой пропорциональности,обрабатывают методом наименьших квадратов с доверительным интервалом 95Х.По полученной линейСоставитель С.Постнов

Редактор А.Шандор Чехред А.Ач Корректор Л.Патай

Заказ 7310/47 . Тираж 896 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ной зависимости рассчитывают значение 1п С в центре интервала (в точке минимума дисперсии).При 1Ь t=5.0, 1л C = 8.69+ 0.01. Из данных по зависимости ионного тока от времени рассчитывают количество перенесенного кислорода по формуле и ,7 - ""(с„„- с„), k=1

rge i< iê + 1tк,t>+ -предыдущее ипо- следующее значения тока и времени.

193564 4

М вЂ” количество перенесенного кислорода в г-ат;

n — число измерений.

Рассчитанные величины подставляМ ют в формулу D

С лФ с, ПолУчают 0 =(1.28 0.04) " 10 И Ъ с, таким образом ошибка состав— ляет 37..

Таким образом, предлагаемый способ позволяет. определять З с погрешностью в два-три раза ниже базового способа и полтора-два раза ниже погрешности известного способа (8%).