При прохождении тока роль информационного отклика ( сигнала считывания ) кулонометра выполняют изменения, происходящие на меж - фазной границе ТЭЛ с электродом считывания.
В процессе разработки кулонометра нами были изучены не только различные твердые электролиты (AgJ, AgBr, RbAg4J5, Ag6J4WO4), но и разные типы электродных материалов. Как показали исследования тип используемого в кулонометре серебропроводящего ТЭЛ принципиального значения не имеет. Проводимость электролита определенным образом влияет лишь на диапазон рабочих температур и токов, в которых может функционировать данное устройство. Рабочий электрод (1) и неполяризуемый электрод сравнения ( 3) изготавливались из серебряной сетки.
В качестве материалов для электродов считывания ( 2 ) были изучены чистые халькогениды серебра и десятки композитов, обладающих СЭИП. Принципиальной особенностью этих материалов являлась их способность образовывать твердые растворы переменного состава за счет инжекции или экстракции металла.
Базисная электрохимическая ячейка - датчик работает следующим образом : при пропускании тока через систему кулонометра ( плюс подается на электрод -2, минус - на электрод -1 ) , определенное количество сверх-стехиометрического серебра, содержащегося в СЭИП - материале электрода -2, растворяясь, переносится к электроду -1. В результате изменения концентрации серебра в электроде-2 за счет экстракции, между электродами (2) и ( 3) возникает концентрационная ЭДС ( Е2,3 ), которая и является сигналом считывания кулонометра. Причем, поскольку электрод-2 из СЭИП ( оптимального состава ) ведёт себя полностью обратимо на границе с ТЭЛ в диапазоне потенциалов 0 - 0,150 В, появилась возможность многократного использования базисной ячейки кулонометра (датчика). Однако, для реализации этой возможности, необходимо менять полярность на электродах ( 1) и (2) при достижении Е2,3 экстремальных значений. В связи с этим была проведена разработка электронного переключателя полярности ( ЭЯ ), что позволило создать твердоэлектролитный кулонометр для определения практически любых количеств пропущенного электричества; причем , в широком интервале значений входных токов (от 10-9 до 1 А). Ошибка определений (Q, Кл) не превышала ±0,3 % .
Особо следует подчеркнуть, что твердоэлектролитные кулонометры имеют целый ряд неоспоримых преимуществ, которые выгодно отличают их не только от приборов подобного класса с жидкими электролитами, но и от кулонометров, работающих на других физических принципах. Им свойственна высокая точность и надёжность определений ( Q,^ ); широкий диапазон интегрируемых токов ; миниатюрность ( малые габариты и низкие значения массы ); широкий интервал рабочих температур. Устройства не боятся вибрации . Кроме того , кулонометры работающие на супериониках, обладают также аналоговой памятью. Такие устройства способны формировать сохранность полученной информации от сотых долей секунды до десятков часов ( без дополнительного подвода энергии ).
В соответствии с основными свойствами и характеристиками , которыми наделены твердоэлектролитные кулонометры , их использование в новейших отраслях электротехники и радиоэлектроники весьма разнообразно. Так , они нашли уже применение в структурах счетчиков машинного времени, таймеров и электрохимических реле времени. При использовании в радиотехнике, твердоэлектролитные кулонометры могут являться частью функционального модуля или блока радиоэлектронной аппаратуры.
В литературе имеются указания, что устройства этого класса могут Быть использованы при определении толщины металлических покрытий, степени заполнения поверхности металлов адсорбировавшимися газами и т.д.
Перечислять и указывать сегодня все возможные области применения твердоэлектролитных кулонометров в будущем не корректно, так как практика будет ставить все новые задачи, в решении которых роль устройств этого класса будет определяющей.
Библиографическая ссылка
Юшина Л.Д., Терехов В.И. КУЛОНОМЕТРЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТВЕРДЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ // Современные наукоемкие технологии. – 2005. – № 11. – С. 99-102;URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=26710 (дата обращения: 21.11.2024).