Электрод это что: Что такое электрод сварочный, и его назначение

Содержание

Электроды — это… Что такое Электроды?

Электродами называют части проводников гальванической цепи, погруженные в вещества (см. Электролит), подвергаемые действию гальванического тока. Э. устраивают чаще всего из твердых, проводящих ток веществ, т. е. из металла или угля. Жидкие Э. встречаются нередко в лабораторной и заводской практике, примером чему могут служить ртутные Э., а также Э. из других расплавленных металлов. Термин электрод предложен Фарадеем, чтобы им заменить для частных случаев более общий термин «полюсы». Отсюда следует, что электрод может быть характера положительного полюса; такой электрод Фарадей назвал анодом, а электрод характера отрицательного полюса получил название катода. В зависимости от тех химических превращений, которые совершаются при прохождении тока на границе электрод | электролит, Э. бывают обратимые и необратимые. Границу эту принято графически обозначать выше поставленной вертикальной чертой, как и вообще границу двух веществ, на которой могут развиваться электровозбудительные силы. Обратимым электродом называют такой, у которого в месте соприкосновения электрода с электролитом при перемене направления тока совершается химическое прекращение, как раз обратное тому, что совершалось при первоначальном направлении тока. Э., не удовлетворяющие этому требованию, носят название необратимых. Пример обратимого электрода: тяжелый металл (медь цинк, кадмий и др.), погруженный в раствор соли того же металла. При прохождении тока от меди к медному купоросу — растворяется медь, при обратном направлении тока медь осаждается. Кроме качественных требований, обратимый электрод часто должен удовлетворять количественным требованиям. Такой случай наблюдается для газо-платиновых электродов, т. е. для платины, погруженной частью в раствор электролита, частью же в атмосферу газа, выделяющегося при электролизе, хотя бы, например, в атмосферу водорода. Если сила обратного тока будет такова, что у водород-платинового анода будет происходить только растворение водорода, но не будет выделения кислорода, такой электрод обратим для водород-платинового катода.

Обратимые металлические или газо-металлические электроды носят название электродов первого рода. Э. первого рода обратимы для катионов Cu», Zn», Cd», H’ и т. д. (см. Электролитическая диссоциация), а газо-металлические — для О», Cl’ и др. Э. второго рода являются обратимыми для анионов Cl’, Br’, J’ и др. На существование обратимости в этих электродах было впервые указано Нернстом, он же дал и теорию этих электродов. Они представляют металлы, покрытые слоем нерастворимых солей этих металлов, погруженные в раствор соли с тем же анионом, как и у нерастворимой соли. Примером может служить ртутный электрод, покрытый слоем каломели (Hg2Cl2), или серебряный электрод, покрытый слоем хлористого серебра (AgCl), погруженные в раствор хлористого калия. При прохождении тока в одном направлении, когда электрод является анодом, выделяющийся ион хлора, соединяясь с металлом электрода, образует нерастворимую соль, т. е. как бы хлор «осаждается током на электроде»; когда же электрод становится катодом, хлор нерастворимой соли переходит в раствор. Эта качественная сторона явлений не дает, конечно, полной картины происходящих процессов и говорит о том, что в таком электроде хлор является как бы металлом, отличающимся только знаком электричества его иона, что важно только для общей характеристики явления. Теория же явления, дающая точное представление, основана на химическом взаимодействии веществ у электрода (см. Ostwald, «Lehrbuch der Allg. Chemie», 878 стр.). Еще сложнее теория обратимых электродов
3-го рода.
Эти Э. предложены Лютером, как обратимые для металлов, выделяющих водород из воды и, следовательно, не могущих служить в металлическом состоянии электродами. Остановимся на одном примере обратимого Э. для кальция (Са). Свинцовая пластинка, покрытая слоем смеси солей сернокислого свинца и сернокислого кальция, погруженная в раствор, содержащий хлористый кальций и насыщенный сернокислым свинцом и сернокислым кальцием, представляет, по Лютеру, обратимый Э.
для кальция.

Форма и величина электродов бывает самая разнообразная, в зависимости от тех требований, которым они должны удовлетворять (см. фиг. электродов в статье Электрохимический анализ). Существенной для электрода является та его поверхность, через которую ток попадает в электролит.

Если ток электричества (J — сила тока) равномерно распределен по всей поверхности электрода (S), тогда величина J/S носит название плотности тока для данного электрода. Для электрохимических целей часто необходимо хотя бы приблизительное знание этой величины; поэтому вычисляют эту величину делением

J на S даже и в таких случаях, когда ток только приблизительно равномерно распределен по электроду. За единицу поверхности электрода принимают 100 квадратных сантиметров и обозначают N.D.100, для измерения же J — обычную величину, т. е. силу тока, равную одному амперу. Так что N.D. 100 = 1,5 А обозначает, что через поверхность электрода в 100 квадратных сантиметров проходит ток силой в 1,5 ампера. Из специальных электродов должно упомянуть о каломельном обратимом электроде второго рода, получившем большое распространением, благодаря постоянству и простой конструкции.

В сосуд (см. фиг.) с впаянной снизу платиновой проволокой, на дне которого находится ртуть, покрытая слоем каломели, наливается нормальный раствор хлористого калия, т. е. 74,6 г в литре раствора, или 0,1 нормальный. Электровозбудительная сила на границе этого электрода и электролита, по Оствальду, в первом случае равна 0,56 вольт, во втором 0,616 вольт. Электрод этот носит название «постоянный каломельный электрод» и применяется в электрохимии (см. статью Электрохимия).

Вл. Кистяковский.

ХиМиК.ru — ЭЛЕКТРОДЫ — Химическая энциклопедия

ЭЛЕКТРОДЫ в электрохимии, электронно-проводящие фазы, контактирующие с ионным проводником (электролитом). Часто под электродом понимают лишь одну электронно-проводящую фазу. При пропускании тока от внеш. источника через систему из двух электродов, соединенных друг с другом через электролит, на электродах протекают два процесса: заряжение двойного электрического слоя и электрохим. р-ция. В отличие от фазовых контактов металл-металл, металл-полупроводник, полупроводник-полупроводник и т. п. на границе фаз, составляющих электрохим. систему, вид носителей тока меняется, т. к. в электролите ток переносится ионами, а в электронно-проводящей фазе — электронами. Непрерывность прохождения тока через границу фаз в этом случае обеспечивается электродной р-цией. Электрод наз. анодом, если на его пов-сти преобладает р-ция, приводящая к генерированию электронов, т. е. происходит окисление в-в, содержащихся в электролите, либо ионизация металла анода. Электрод наз. катодом, если с его пов-сти электроны металла переходят на частицы реагирующих в-в, к-рые при этом восстанавливаются.

Классификация электродов проводится по природе окислителей и восстановителей, к-рые участвуют в электродном процессе. Электродом 1-го рода наз. металл (или неметалл), погруженный в электролит, содержащий ионы этого же элемента. Металл электрода является восстановленной формой в-ва, а его окисленной формой — простые или комплексные ионы этого же металла (см. Электрохимическая кинетика). Напр., для системы Сu Сu

2+ + 2е, где е — электрон, восстановленной формой является Сu, а окисленной — ионы Сu2+. Соответствующее такому электродному процессу Нернста уравнение для электродного потенциала Е имеет вид:

где E° — стандартный потенциал при т-ре Т;- термодинамич. активность ионов Сu2+; F — постоянная Фарадея; R - газовая постоянная. К электродам 1-го рода относятся амальгамные электроды, т. к. для них восстановленная форма — амальгама металла, а окисленная — ионы этого же металла.

Напр., для амальгамы таллия устанавливается равновесие: Tl+ + e(Hg)Tl(Hg). В такой системе могут изменяться концентрации и окисленной, и восстановленной форм, поэтому ур-ние Нернста имеет вид:

где aтl, — термодинамич. активность таллия в амальгаме.
Электроды 2-го рода- системы из металла М, покрытого слоем его же труднорастворимой соли (или оксида) и погруженного в р-р, содержащий анионы этой соли (для оксида -ионы ОН). Окисленной формой является соль а восстановленная форма представлена металлом М и анионом Az-:

гдеz — зарядовое число иона. В системе устанавливается равновесие между атомами М и анионами A

z-в р-ре, к-рое включает два «парциальных» равновесия: между металлом и катионом соли и между анионом соли в ее твердой фазе и анионом в р-ре. Такие электроды наз. обратимыми по аниону.
Ур-ние Нернста имеет вид:

К электродам 2-го рода относятся многие электроды сравнения, напр. каломельный, хлорсеребряный, оксидно-ртутный.
Электроды 3-го рода- системы из металла, контактирующего с двумя труднорастворимыми солями. В результате электрохим. р-ции на электроде менее растворимая соль превращается в более растворимую, а потенциал электрода определяется термодинамич. активностью катионов более растворимой соли. Так, в системе Рb2+| РbС12, AgCl, процесс Ag происходит

Металл электрода может не участвовать в р-циях, а служить лишь передатчиком электронов от восстановленной формы в-ва к окисленной; такие электроды наз. окислительно-восстановительными или редокс-электродами. Напр., платиновый электрод в р-ре, содержащем ионы [Fe(CN)

6]4- и [Fe(CN)6]3-, осуществляет перенос электронов между этими ионами в качестве передатчика (медиатора). Среди окислит. -восстановит. электродов выделяют газовые электроды, состоящие из химически инертного металла (обычно Pt), к к-рому подводится электрохимически активный газ (напр., Н2 или С12). Молекулы газа адсорбируются на пов-сти металла, распадаясь на адсорбиров. атомы, к-рые непосредственно участвуют в переносе электронов через границу раздела фаз. Наиб. распространен водородный электрод,на пов-сти к-рого образуются адсорбир. атомы Надс и устанавливается равновесие: Н2
адс+ + 2е. Разл. типы электродов можно объединить в рамках т. наз. концепции электронного равновесия на границе металл-электролит, согласно к-рой каждому равновесному электродному потенциалу соответствует определенная термодинамич. активность электронов в электролите.
Электроды наз. идеально поляризуемым, если вследствие термодинамич. или кинетич. причин переход электронов через межфазную границу невозможен. При изменении потенциала такого электрода происходит только изменение строения двойного электрич. слоя, что сопровождается протеканием тока заряжения, спадающего до нуля, когда перестройка двойного электрич. слоя заканчивается (см. Ток обмена). Для неполяризуемых, или обратимых, электродов переход электронов через границу фаз, напротив, незаторможен, и при пропускании тока через такой электрод его потенциал практически не изменяется.
По функциям в электрохим. системе электроды подразделяют на рабочие, вспомогательные и электроды сравнения. Рабочим наз. электрод, на к-ром происходит исследуемый электрохим. процесс. Вспомогат. электрод (или противоэлектрод) обеспечивает возможность пропускания тока через электрохим. ячейку, а электрод сравнения — возможность измерения потенциала рабочего электрода. Специфика широко используемых в электрохимии жидких электродов (ртуть, амальгамы, галлий, жидкие сплавы на основе Ga -галламы, расплавы металлов и т. п.) связана с идеальной гладкостью их пов-сти, истинная площадь к-рой совпадает с ее геом. величиной, а также с энергетич. однородностью и изотропностью св-в пов-сти электродов и возможностью растворения выделяющихся металлов в материале электрода.
На практике электроды классифицируют по хим. природе материала (металлические, неметаллические, оксидные, электроды из соед. с ковалентной связью, углеграфитовые и т.д.), форме (сферические, плоские, цилиндрические, дисковые и т. д.), условиям функционирования (неподвижные, вращающиеся и т. п.), размерам (микро- и ультрамикроэлектроды), пористости, гидрофильности, участию электродного материала в электродном процессе (расходуемые и нерасходуемые) и др. признакам. Использование капельного ртутного электрода лежит в основе полярографии. Вращающийся дисковый электрод представляет интерес как система, для к-рой существует строгое решение диффузионной кинетич. задачи. К особо практически важным электродам следует отнести каталитически активные и высоко коррозионностойкие оксидные рутениево-титановые аноды (ОРТА), применение к-рых революционизировало самое широкомасштабное электрохим. произ-во — электролитич. получение хлора и щелочей.

Модифицирование электроды, получившее широкое распространение в электрокатализе, произ-ве химических источников тока, электрохимических сенсоров и т. п., основано как на физических (ионная имплантация, разрыхление пов-сти, выращивание монокристаллич. граней, создание монокристаллич. структур, физ. адсорбция ионов и молекул и др.), так и хим. методах. В частности, химически модифицированные электроды представляют собой проводящий или полупроводниковый материал, покрытый мономолекулярными (в т. ч. субатомными), полимолекулярными, ионными, полимерными слоями, в результате чего электрод проявляет хим., электрохим. и/или оптич. св-ва слоя. Хим. модифицирование достигается хемосорбцией на пов-сти электрода ионов и молекул, ковалентным связыванием разл. агентов с поверхностными атомными группами, покрытием пов-сти орг., металлорг. или неорг. полимерными слоями, созданием композитов из электродного материала и в-ва -модификатора.

Микроэлектроды имеют по крайней мере один из размеров настолько малый, что св-ва электродов оказываются размерно зависимыми. Размеры микроэлектродов лсжат в интервале 0,1-50 мкм, миним. площадь составляет 10-14 м2 (ультрамикроэлектроды), тогда как в большинстве электроаналит. экспериментов применяют электроды с площадью 5 х 10-5м2, в лаб. электросинтезе — 10-2 м2. Осн. преимущество микроэлектродов — возможность снизить с их помощью диффузионные ограничения скорости электродного процесса и, следовательно, изучать кинетику очень быстрых электродных р-ций. Из-за малой величины токов электрохим. ячейки с микроэлектродами характеризуются незначительным омич. падением потенциала, что позволяет изучать системы с высокими концентрациями реагирующих частиц, обычно используемые в технол. процессах, применять высокие скорости сканирования потенциала при вольтамперометрич. измерениях, проводить работы в плохо проводящих средах и т. п. Микроэлектроды используют для анализа ультрамалых проб, исследования процессов в живых организмах, в клинич. целях. Ультрамикроэлектроды применяют в туннельной сканирующей микроскопии и в электрохим. нанотехнологии.
См. также Ионоселективные электроды, Псевдоожиженный электрод, Суспензионный электрод.

Лит.: Дамаскин Б.Б., Петрий О. А., Электрохимия, М., 1987; Багоцкий B.C., Основы электрохимии, М., 1988.

О.А. Петрий.

Электрод KOBELCO LB-52U — СантехНефтеГаз Краснодар

Характеристики

Электроды японского бренда KOBELCO LB 52U обладают уникальными свойствами и гарантированным качеством. Применяется для сваривания металлических конструкций в бытовых и производственных условиях. Электрод обеспечивает герметичное сваривание.

ЭЛЕКТРОД KOBELCO LB-52U ДЛЯ КАЧЕСТВЕННОГО СВАРИВАНИЯ ТРУБ И КОНСТРУКЦИЙ

Сварочный электрод «Кобелко» – это продукт, который имеет большое количество достоинств. Высокое качество lb 52u Япония обеспечивает сваривание металлических конструкций любой сложности, при этом наклон и положение изделия может быть различным. Данный электрод обеспечивает стабильную дугу, а также ровный вид шва.

ПРЕДНАЗНАЧЕНИЕ И ДОСТОИНСТВА РАСХОДНОГО МАТЕРИАЛА — СВАРОЧНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ LB 52U

Сварочные электроды lb 52u созданы для сваривания нефте- и газопроводов, в том числе им обрабатывают различные конструкции в топливно-энергетическом сегменте.

Во время сваривания происходит незначительное разбрызгивание, этот показатель очень важен во время работы на объектах с повышенной пожароопасностью. На практике при работе с этими электродами отмечены:

  • высокая прочность шва;
  • и повышенный уровень ударной вязкости.

Характеристики работы

Продукцию различают нескольких размеров:

  • Изделия диаметром 2,6 / 3,2 мм предназначены для сварочных и ремонтных работ корневого шва. Электрод специально разработан для углеродистого и низкоуглеродистого, низколегированного трубопровода с установленной классификацией прочности до К60 (с пределом прочности до 590Н/мм2).
  • Изделия диаметром 3,2 / 4,0 мм предназначаются для сварки и ремонта заполняющих и облицовочных швов. Lb 52u Япония специально разработаны для обработки углеродистого и низкоуглеродистого, низколегированного металла с показателем прочности до К54 (прочностный предел до 530Н/мм2).
  • Изделия «Кобелко» используются для обработки самых распространенных марок черного металлопроката.

ПОДГОТОВКА ОБОРУДОВАНИЯ И СФЕРА ПРИМЕНЕНИЯ

Используя электроды kobelco lb 52u, получается отличное наплавление металлического шва, при этом поверхность шва гладкая с мелкой чешуйкой, она плавно сопрягается с кромками без дефектов при сварке. Для продуктивной работы электродам требуется предварительная подготовка. Электроды необходимо прокалить, оптимальная температура прокалки 300-350 градусов по Цельсию, продолжительностью от 30 до 60 минут.

Низководородные сварочные электроды предназначаются для упрочнения обратной стороны соединения. Сварочные электроды lb 52u обеспечивают стабилизированную работу дуги и высокое проплавление, по сравнению с другими низкопроводными электродами.

Применение сварных электродов обоснованно для соединения корабельного каркаса, разных видов емкостей (при работе с одной стороны), труб и сооружений разного назначения. Продукция предназначается для сварочных работ на стальных конструкциях с классификацией прочности до К54 и от К55 до К60 включительно.

ПРЕИМУЩЕСТВА ЯПОНСКОГО ПРОДУКТА — СВАРОЧНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ LB 52U

Электроды kobelco lb 52u – это оптимальный вариант, обеспечивающий отличную работоспособность вовремя сваривания конструкции в любом положении и наклоне.

Особенности и преимущества использования оборудования:

  • Электрод для сварки изготавливают путём обработки на специализированном оборудовании, в нашей компании он представлен с различным диаметром прутка.
  • Сварной материал используют для получения более качественного шва, при этом повышается прочность обработанного участка, а также его твёрдость, стойкость к повышенным температурам и трению.
  • Обеспечивается стабильная работа сварочной дуги с наименьшим разбрызгиванием. Работа возможна в различных режимах (низкий, высокий ток).
  • Стабильная варка первого слоя в любом положении трубной конструкции.
  • Превосходный внешний вид подварочного шва.
  • Хорошая эластичность металла в разных положениях способствует образованию ровного валика и получается качественный угол сваривания.
  • Сварочные электроды lb 52u – это лучший выбор во время сварных работ на месте.
  • Высокая устойчивость к образованию трещин и отличные механические характеристики обработанного участка.
  • Электрод обеспечивает герметичное сваривание.
  • Отмечен низкий показатель диффузии водорода, что обеспечивает устойчивость к растрескиванию сварного валика.
  • Отличные результаты ударной вязкости при пониженных температурных показателях окружающей среды.
  • Ударный изгиб по Шарпи при температуре минус сорок градусов Цельсия – это 100 Дж на квадратный сантиметр.
  • Высокие эксплуатационные показатели подтверждены в мировом масштабе. В различных странах высоко оценена свариваемость первого слоя.
  • Многие страны Евразийского континента, для прокладки магистрального трубопровода, предназначенного для транспортировки нефти и газа, используют сварочные электроды lb 52u.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИЗДЕЛИЙ ДЛЯ СВАРКИ

Японский бренд электродов – это лучшая стабилизация сварной дуги и проплавления по сравнению с аналогичными товарами.

Продукция «Кобелко» является универсальным материалом, который пригоден для сварных мероприятий для бытовых нужд, а также полностью удовлетворяет требования промышленного производства и сварные мероприятия по установке трубопровода.

Этими электродами сваривают ответственные конструкции газо- и водопровода. Также довольно часто изделия этой марки применяются при сваривании магистральных сетей на больших производственных предприятиях химического и нефтегазового комплекса. Пруток рекомендуется использовать:

  • Для герметизации цистерн и емкостей;
  • Для установки и соединения конструкций, которые будут использоваться под водой;
  • При создании обшивки морских и речных судов.

Обработанные швы благодаря этой продукции выдерживают высокие нагрузки, сварку можно производить на различных предприятиях, даже, если имеются производственные агрессивные среды и высокие (либо низкие) температуры.

Электроды kobelco lb 52 прошли аттестацию в Национальной Ассоциации Контроля Сварки. В том числе рекомендованы «Всероссийским научно-исследовательским институтом по строительству и эксплуатации трубопроводов» для работы во время строительства и ремонта различных магистральных линий. Стоимость продукции в нашей компании невысокая, это объясняется тем, что реализация электродов и другого оборудования происходит напрямую без посредников.

Для чего применяют неплавящиеся электроды

Чтобы производить дуговую сварку и резку можно использовать угольные, графитовые и вольфрамовые электроды. Все эти виды сварочных электродов имеют высокую температуру плавления, из-за чего считаются неплавящимися. Они не принимают участия в формировании металла шва и используются только для поддержания горения дуги. Теперь давайте рассмотрим каждый вид неплавящихся электродов более подробно.

Угольные электроды изготавливаются с использованием порошка кокса, после чего их отжигают при температуре приблизительно 1400 градусов по Цельсию. Есть два вида угольных электродов: омедненные и неомдненные. Они применяются для сваривания металлов, их резки или устранения выбоин. Угольные электроды выпускаются под следующими марками: воздушно-дуговые плоские, сварочные круглые, воздушно-дуговые круглые.

Графитовые электроды предназначены для сваривания или резки металлов. Их изготавливают из остатков использованных электродов или из отходов плавильных печей. Сопротивление графита в четыре раза меньше, чем сопротивление угля. Именно это свойство позволяет применять графитовые электроды даже при большой плотности тока.

Электроды из вольфрама делаю из чистого порошка вольфрама. Их выпускают методом порошковой металлургии. В некоторых случаях возможно производство данного вида электродов с присадками оксидов лантана, иттрия или тория. Присадок добавляется в состав металла не более 2%. Оксиды эти металлов позволяют облегчить зажигание дуги и повышает устойчивость ее горения. Чтобы уменьшить расход электродов из вольфрама, стоит зажигать дугу на вспомогательной пластине из графита.

В основном, неплавящиеся электроды применятся при работе с коррозионно-стойкими и жаропрочными сталями. Также их используют для сварки магниевых и алюминиевых сплавов толщиной до 4 мм. Диаметр электрода должен быть приблизительно равным толщине заготовки.

Перед тем, как начать работу с неплавящимися электродами, их необходимо затачивать. Угол заточки графитовых электродов должен составлять 60 – 70 градусов, а для вольфрамовых – от 10 до 30.

Неплавящийся электрод совсем не плавится при дуговом сваривании, а если и плавится, то это плавление незначительное. Электроды этого типа не принимают существенного участия в образовании сварочного шва.

Сваривание неплавящимися электродами – это один из самых старых способов дугового сваривания. На данный момент известно несколько видов неплавящихся электродов, которые являются самыми подходящими для применения в дуговой сварке.

Неплавящиеся электроды позволяют обеспечить стабильное горение электродуги. Они имеют высокую термостойкость, что позволяет сваривать металлы даже с высокой температурой плавления.


Вольфрамовые и угольные электроды

Сварочные электроды — это стержни металлические и неметаллические, изготовленные из электропроводных материалов. Такие стержни предназначаются для проведения тока от сварочного аппарата к свариваемым изделиям. Сегодня на рынке существует больше двухсот марок различных электродов.

Угольные электроды

Угольные электроды имеют покрытие из электролитического состава или распыления (например, меди), это позволяет увеличивать их проводимость и снижает степень износа.

При изготовлении угольных электродов, как правило, им придают конфигурацию прутков. Такие электроды служат вспомогательным элементом при выполнении технологии воздушно-дуговой порезки металлов и удаления дефектов литья и сварных швов при подаче силы тока до тысячи ампер, при сварке металла и других работ. Омедненные виды угольных электродов применяются при формировании сварных швов и выплавке дефектов и пороков литья, при разделке кромки под сварку, при очистке литья и при воздушно – дуговой порезке поверхностей металла, при срезках заклепок и в других случаях.

У нас всегда имеются угольные омедненные электроды с диаметром стержня 10, 8, 6 миллиметров.

Электроды WL-15 (Золотистые)

Эти электроды имеют высокую эксплуатационную и термостойкость, что закладывается технологией изготовления. Они предназначаются для сваривания высоколегированных, нержавеющих, цветных и жаропрочных металлов. Эти вольфрамовые электроды, состоящие из вольфрама и оксида лантана, обладают легким первоначальным запуском дуги и низким порогом к прожогам, а так же они обеспечивают устойчивую дугу и хорошие характеристики при повторном зажигании дуги.

Характеристики неплавящихся вольфрамовых электродов WC-20 (Серые)

Как и предыдущие электроды, вольфрамовые электроды WC-20 могут обеспечить высокие показатели эксплуатационной стойкости и термическую стабильность. Они предназначаются для сварки аргонодугового типа всех видов металла и нержавеющих сталей, а так же сплавов. Благодаря наличию двухпроцентного оксида церия в составе электродов улучшается его эмиссия. Вольфрамовыми электродами можно пользоваться и при постоянном и при переменном токе, они обеспечивает хорошую дугу даже при небольших значениях токов.

Вольфрамовые WP электроды (зеленые)

Характеризуются отличными показателями термостабильности и эксплуатационной стойкости, и они предназначаются аргонной сварки жаропрочных, нержавеющих, цветных и высоколегированных металлов. Имея такие электроды, можно варить на переменном токе Mg и Al, сплавы.

Неплавящиеся электроды WT-20 фольфрамовые (Красные)

WT-20 — это электроды с высокой термостойкостью и великолепными эксплуатационными показателями, служат для сваривания нержавеющих сталей, жаропрочных сплавов и высоколегированных сплавов, а так же для цветных металлов. Они идеальны при сварке на постоянных токах.

Электрод (значения) | Что это такое

Пользователи также искали:

электрод химия, электрод виды, классификация электродов, сварочный электрод это, электродов, электроды, Электрод, электрод, сварочный, примеры, какие бывают электроды, электрод виды, классификация электродов, электрод это физика, химия, физика, сварочный электрод это, какие, бывают, виды, классификация, электрод примеры, сварочный электрод, значения, Электрод значения, электрод химия, электрод (значения), электрофизиологи по алфавиту. электрод (значения),

Дуговая сварка в инертном газе с неплавящимися вольфрамовыми электродами (TIG)

Введение

Дуговая сварка в среде инертного газа с неплавящимся вольфрамовым электродом (TIG или GTAW — газовая дуговая сварка вольфрамовым электродом) — это процесс, в котором тепло, необходимое для сварки, подается электрической дугой, которая поддерживается между неплавящимся электродом и обрабатываемой деталью. Электрод, используемый как проводник тока, состоит из вольфрама или вольфрамовых сплавов. Зона сварки, расплавленный металл и неплавящийся электрод устойчивы к атмосферным влияниям благодаря инертному газу, который подается горелкой. Сварка ТИГ осуществляется с добавлением сварочного материала (сварочной проволоки) или плавкой основного материала с помощью теплового эффекта, производимого электрической дугой.

  
Сварочная цепь

1. Источник питания

Назначение источника питания — питание электрической дуги, которая создается между основным материалом и вольфрамовым электродом, благодаря подаче тока, достаточного для поджига дуги. Внутри источника питания обычно присутствует устройство, регулирующее сварочный ток, механическое (магнитный шунт) или электронное (тиристор или инверторная система). Различают два типа источников питания: 

а) источник питания переменного тока

Выходной ток/напряжение из источника питания принимает форму квадратной волны, которая изменяет полярность через регулярные интервалы времени с частотой от 20 до 200 Герц или более, в зависимости от типа источника питания. Это достигается с помощью одного или двух устройств, назначение которых — преобразование тока/напряжения синусоидальной волны из распределительной сети в подходящий переменный сварочный ток/напряжение.

б) источники питания постоянного тока

Выходной ток источника питания имеет форму непрерывной волны, которая достигается с помощью устройств, способных преобразовывать ток/напряжение из переменного в постоянный. Если сварочная цепь состоит из источника питания постоянного тока, то она может быть далее классифицирована в соответствии с методом подключения полюсов источника питания к свариваемому материалу или с видом сварочного тока:       

  • постоянный ток с соединением прямой полярности

В случае с соединением с прямой полярностью, горелка и ее кабель подсоединяются к       отрицательному полюсу, а свариваемый материал к положительному полюсу источника питания; в этом случае электроны текут от электрода к детали, вызывая плавку.

Это наиболее часто используемый тип тока при сварке TIG. Он обеспечивает хорошую свариваемость почти всех видов металлов, поддающихся сварке, и сплавов, за исключением алюминия. Постоянный ток с прямой полярностью создает узкую глубокую сварочную ванну, а также обеспечивает лучшее проникновение, чем в случае с обратной полярностью.

В этом случае горелка с кабелем подсоединяется к положительному полюсу, а деталь — к отрицательному полюсу источника питания. Этот тип питания используется редко, поскольку он производит мелкую сварочную ванну и плохое проникновение. Обратная полярность сама по себе вызывает чрезмерный перегрев электрода, и чтобы предотвратить электрод от возгорания, нужно использовать слабые токи.  В этом причина ограниченного использования этого типа соединения.

Существует еще одна группа источников питания, известных как источники питания постоянного тока вне зависимости от типа соединения и называемых модулированными или импульсными источниками постоянного тока. Модулированный источник тока — это источник питания постоянного тока, оснащенный специальными устройствами для изменения силы сварочного тока. Модулированный или импульсный ток достигается путем наложения на постоянный основной ток следующей компоненты, обычно квадратной волны, для получения эффекта периодической пульсации дуги. При такой системе получается сварочный шов, состоящий из непрерывного наложения точечных сварок, которые последовательно образуют единый шов. Этот метод типичен для сварки тонких материалов, когда необходимо контролировать количество тепла для предотвращения перфорации детали без уменьшения проницаемости сварки.

2. Горелка со связкой проводов

Горелка для ТИГ-сварки — это инструмент, который включает в себя вольфрамовый электрод и подсоединяется к пучку проводов, которые в свою очередь подсоединены к источнику питания. Ее назначение — подавать электроэнергию и создавать газовую защиту. В зависимости от типа использования, горелки могут охлаждаться естественным образом через газовую защиту, если требуется использование слабых токов, или с помощью системы водного охлаждения, когда используется сильный ток (200-500А) и частая сварка.          

3. Сварочная проволока

Толщина материала, тип соединения и желаемые характеристики сварки влияют на определяют необходимость применения металлического сварочного материала и его добавления в сварочную ванну. Добавление металлического сварочного материала при ручной сварке достигается введением проволоки в зону дуги со стороны сварочной ванны. Используемый металл часто такой же, как и основной, и часто включает ограниченное количество раскислителя или других компонентов для улучшения свойств области плавки.

4. Газовый баллон с редуктором

 

Газовый баллон с редуктором состоит из:

  • баллона с защитным газом/ами
  • манометра, показывающего количество газа в баллоне
  • регулятора газа
  • электромагнитного клапана (если горелка оснащена кнопкой и контролируется ею, открывая и закрывая поток газа в соответствии с потребностями сварщика). 
5. Зажим с заземляющим кабелем

Зажим с заземляющим кабелем используется для создания электрического соединения между источником питания и основным материалом. Сечение и длина кабеля зависят от максимального тока (в амперах) сварочного источника питания.

6. Система водного охлаждения

Система водного охлаждения — это устройство, используемое для охлаждения горелки, чтобы предотвратить чрезмерный перегрев, в случае применения сильных сварочных токов. Посредством насоса этот аппарат непрерывно подает воду, которая циркулирует в пределах горелки и контролирует перегрев с помощью системы охлаждения. 

Защитные газы

Основное назначение газовой защиты — вытеснение воздуха из области сварочной ванны, электрода и конца сварочной проволоки (если она используется) для предотвращения риска загрязнения вредными веществами в окружающем воздухе. Физические и химические свойства газовой защиты могут по-разному влиять на сварку, в зависимости от типа металла. Газы используемые для защиты при сварке TIG — это аргон, гелий, аргонно-гелиевые или аргонно-водородные смеси. Очень важно, чтобы газы были как можно более чистыми, поскольку даже незначительный процент примесей может оказать влияние на качество сварки и сделать его неприемлемым. Во время сварки с использованием аргонной газовой защиты дуга довольно стабильная, но сварочная ванна более холодная, поэтому этот газ больше подходит для сварки тонких материалов.

Аргон — широко применяется, поскольку он намного дешевле гелия; это основной фактор выбора газовой защиты.

Дуга с гелиевой защитой производит больше тепла, чем с аргонной; таким образом его использование рекомендовано при сварке материалов с высокой теплопроводностью, позволяя в этом случае повысить качество и скорость сварки. Поскольку гелий легче воздуха, его расход для обеспечения достаточной защиты сварочной ванны выше, чем аргона.

Смеси аргона и гелия используются для обеспечения газовой защиты с промежуточными характеристиками.

Неплавящиеся электроды

На рынке представлены различные виды неплавящихся электродов:

  • из чистого вольфрама

Они используются со слабыми токами и переменным током, поскольку в этом случае дуга более стабильна. По цене эти электроды самые экономичные.

  • торий-вольфрамовыеэлектроды

Они выдерживают сильные токи. Дуга легко поджигается и остается довольно стабильной. Эти электроды рекомендуются для сварки стали постоянным током с прямой полярностью.

  • цирконий-вольфрамовыеэлектроды

Они используюстя для ручной сварки алюминия, магния и его сплавов со средне-низкой силой тока.

  • цериевые электроды

Они отличаются высоким выделением электронов и дают хорошее проникновение с удовлетворительной износостойкостью.

Системы поджига дуги:

  • HFвысокочастотный поджиг

Подготовительный разряд поставляется высокочастотным генератором, который налагает высоковольтный импульс на сварочное напряжение; мощность этого устройства минимальная, но в то же время достаточная для поджига электрической дуги на расстоянии. Высоковольтный поджиг требует использования особой сварочной горелки, оснащенной кнопкой контроля поджига.

  • поджиг пилотной дугой

В этом случае дуга поджигается между вольфрамовым электродом и вспомогательным электродом, который может представлять из себя кольцо, прикрепленное к соплу горелки. Пилотная дуга поджигается высокочастотной искрой, которая входит в цепь поджига пилотной дуги. После поджига вспомогательное зажигание отключается, поскольку основная дуга зажигается самопроизвольно простым разрядом вольфрамового электрода, который становится раскаленным в ионизированой газовой атмосфере. Такой тип поджига в основном используется в автоматизированных устройствах.

  • поджиг LIFT (плавный поджиг дуги с подъемом)

      Достигается с помощью устройства, которое подает слабый ток (чтобы не повредить конец вольфрамового электрода), когда электрод входит в контакт со свариваемым материалом. Когда электрод отрывается от детали, создается искра, которая заставляет дугу поджигаться; затем источник питания увеличивает сварочный ток до достижения установленных значений. Поскольку высокие частоты не используются, поджиг с подъемом не создает электромагнитных помех; однако, контакт, устанавливаемый между кончиком электрода и основным материалом, загрязняет сварочную ванну.

  • поджиг царапаньем / чирканьем / касанием

      Этот поджиг осуществляется путем проведения по свариваемой детали вольфрамовым электродом, что заставляет дугу поджигаться. Контакт между электродом и свариваемой деталью приводит к появлению включений вольфрама в начале шва, что снижает качество сварки.

Материалы, свариваемые TIG

Эта процедура в основном используется для сварки нержавеющей стали, алюминия и его сплавов, никеля, меди, титана и их сплавов.

Нержавеющая сталь сваривается постоянным током с электродом отрицательной полярности. Можно сваривать материалы толщиной до 2.5мм без добавления сварочного материала; более толстые требуют скашивания краев и использования сварочной проволоки, материал которой должен подходить для качества свариваемой нержавеющей стали. 

Перед продолжением сварки рекомендуется произвести очистку щеткой из нержавеющей стали.

Алюминий и его сплавы следует сваривать переменным током и, для получения шва хорошего качества, использовать источник питания высокой частоты. В случае сильного окисления, его можно удалить щеткой или травлением (химическая процедура для удаления окисления).

В этом случае также возможно сваривать материалы до 2.5мм без добавления сварочного материала; для сварки более толстых, края нужно скосить и использовать сварочную проволоку.

Сварка в атмосфере аргона с использованием вольфрамового электрода также применяется в случае с мягкими сталями и стальными сплавами, медью и ее сплавами, титаном и благородными металлами. Для всех этих металлов и сплавов используется постоянный ток с прямой полярностью.

Что такое электрод? | USESI

Электрод — это точка, в которой ток входит в электролит и выходит из него. Когда ток покидает электрод, он известен как катод, а когда он входит, он известен как анод. Электроды переносят электроны от одной половины ячейки к другой, создавая электрический заряд. Заряд измеряется с помощью стандартной электродной системы (SHE) с опорным потенциалом 0 вольт, который служит средой для любого расчета потенциала ячейки. Электроны — жизненно важные компоненты электрохимических ячеек.

Механика электрода

Электрод — это металл, и его поверхность служит местом, где устанавливается окислительно-восстановительное равновесие между металлом и раствором, каким бы он ни был. Если электрод является анодом, он получает ток или электроны от смеси электролитов и окисляется. Когда атомы или молекулы приближаются к поверхности электрода, раствор, в котором находится электрод, отдает электроны, в результате чего атомы становятся положительными ионами.

Из чего сделан электрод?

Электроды обычно состоят из металлов, но их тип зависит от того, участвует ли он в реакции. Для некоторых реакций требуется инертный электрод, который не участвует. Для других реакций требуются твердые формы реагентов, что делает их электродами. Обычно используемые инертные электроды могут быть изготовлены из графита, платины, золота или родия. Реактивные электроды могут быть из меди, цинка, свинца или серебра.

Стандартный водородный электрод

Стандартный водородный электрод используется учеными для справки по всем реакциям с половинным потенциалом ячейки.Стандартный электродный потенциал равен нулю, что составляет основу, необходимую для расчета потенциалов ячеек с использованием электродов различной концентрации. Стандартный водородный электрод состоит из 1,0 M раствора H +, который содержит квадратный кусок платинированной платины внутри трубки.

Электроды в действии

Электроды служат местом удержания электронов. Вы можете соединить электроны с помощью терминала, но ничего не произойдет, пока вы не установите солевой мостик между двумя контейнерами. Обычно это полая U-образная трубка, заполненная солью. Это позволит ионам перемещаться из одного контейнера в другой, сохраняя нейтралитет растворов.

Как только электроны начинают течь, цинк окисляется и высвобождает электроны, которые проходят через провод к медному электроду, где их можно использовать для образования медных металлов. Ионы меди из раствора сульфата меди осаждаются на медном электроде, в то время как цинковый электрод расходуется.

Катионы в солевом мостике перемещаются по контейнеру, а медные электроды заменяют ионы меди, пока они потребляются, в то время как анионы в солевом мостике мигрируют в сторону цинка, где они сохраняют раствор, содержащий вновь образованные катионы цинка, электрически нейтральным.

В этом случае цинковый электрод работает как анод, где происходит окисление, и помечен знаком «-», в то время как медный электрод работает как катод, где происходит восстановление, и может быть помечен знаком «-». Знак «+».

Трехэлектродная система

Трехэлектродная система — важная часть вольтамперометрии, электрохимического метода, который измеряет ток, возникающий в электрохимической ячейке в условиях, когда напряжение превышает прогнозируемое.Три электрода в этой системе — это рабочий электрод, электрод сравнения и вспомогательный электрод. Электрод сравнения имеет установленный электродный потенциал. В электрохимической ячейке электрод сравнения может использоваться как полуячейка. Это позволяет обнаружить электродный потенциал другой половины ячейки.

Вспомогательный электрод предназначен для предотвращения прохождения тока через ячейку сравнения. Он гарантирует, что ток равен току рабочего электрода.Рабочий электрод переносит электроны к присутствующим веществам и от них.

Некоторые примеры эталонных ячеек включают:

Каломельный электрод: он состоит из молекул ртути и хлорида ртути, и его проще изготавливать и обслуживать, чем SHE. Необходимо, чтобы раствор был насыщенным, чтобы активность могла фиксироваться хлоридом калия, чтобы напряжение было ниже и ближе к SHE. Насыщение также позволит обмену ионами хлора происходить внутри солевого мостика.

Серебро-хлоридный электрод серебра: этот электрод осаждает соль в растворе, который используется в электродной реакции. Он состоит из твердого серебра и его осажденной соли. Это широко используемый электрод сравнения, поскольку он недорог и не так токсичен, как каломельный электрод, содержащий ртуть. Его получают, взяв твердую серебряную оболочку и закодировав ее в AgCl, а затем поместив в раствор KCl и AgCl. Ионы будут образовываться по мере того, как электроны входят в систему электродов и выходят из нее.

Электроды — важная часть работы электричества. Интересно узнать больше о науке, стоящей за ними, и о том, как они действуют в электрическом процессе. Тем, кто заинтересован, следует побуждать узнать больше об электрическом процессе и о том, как электроды участвуют в простых функциях, которые мы наблюдаем каждый день.

Электрод

— обзор | Темы ScienceDirect

4.5 Журналы удельного сопротивления

Журналы удельного сопротивления — это самый старый тип каротажных диаграмм.Впервые они были применены для оценки формации в 1927 году Конрадом и Марселем Шлюмберже и Анри Доллем. Мы рассмотрим некоторые электрические свойства горных пород, прежде чем обсуждать каротажные диаграммы удельного сопротивления.

Удельное сопротивление пропорционально электрическому сопротивлению R e . Если мы рассмотрим проводник длиной L и площадью поперечного сечения A , удельное сопротивление проводника R c будет равно

(4.5.1) Rc = ReAL

Удельное сопротивление R 0 пористого материала, насыщенного ионным раствором, равно удельному сопротивлению R w ионного раствора, умноженному на коэффициент сопротивления формации F пористого материала [Collins, 1961], таким образом,

(4.5.2) R0 = FRw

Коэффициент сопротивления формации F, , который иногда называют коэффициентом формации, можно оценить на основе эмпирического соотношения между коэффициентом сопротивления формации F и пористостью ϕ. Эмпирическое соотношение:

(4.5.3) F = aϕ − m

, где показатель цементации м изменяется от 1,14 до 2,52, а коэффициент a изменяется от 0,35 до 4,78 [Bassiouni, 1994] для песчаников. Оба параметра a и м зависят от геометрии пор: a зависят от извилистости, а м зависят от степени консолидации породы.

Если пористая среда частично насыщена электропроводящей, смачивающей фазой с насыщением S w , удельное сопротивление формации R t частично насыщенной среды определяется эмпирическим соотношением Арчи

(4.5. 4) Rt = R0Sw − n

, где n называется показателем насыщения. Обратите внимание, что R t = R 0 , когда пористая среда полностью насыщена фазой смачивания, то есть при S w = 1.Объединение приведенных выше соотношений и решение для насыщения фазы смачивания с точки зрения удельного сопротивления и коэффициента удельного сопротивления пласта дает

(4.5.5) Sw = (FRwRt) 1 / n

Приведенное выше уравнение представляет собой уравнение Арчи для насыщения фазы смачивания, которое обычно равно водонасыщенность.

Каротаж сопротивления измеряет удельное электрическое сопротивление в стволе скважины. Удельное сопротивление пластового флюида зависит от концентрации ионизированных частиц в флюиде. Пластовая вода представляет собой рассол со значительной концентрацией ионизирующих молекул, таких как хлорид натрия и хлорид калия.Ионы в растворе уменьшают удельное сопротивление флюидов в пласте. С другой стороны, углеводороды, как правило, не содержат сравнимых уровней ионов и, следовательно, имеют большее удельное электрическое сопротивление. Различия в удельном сопротивлении рассола и углеводородов позволяют использовать диаграммы удельного сопротивления, чтобы различать рассол и углеводородные флюиды. Способность породы поддерживать электрический ток зависит в первую очередь от содержания жидкости в поровом пространстве, поскольку зерна породы обычно не проводят ток. Таким образом, высокое сопротивление предполагает присутствие углеводородов, а низкое сопротивление предполагает присутствие рассола. Мы рассматриваем два типа диаграмм удельного сопротивления: электродные и индукционные.

Электродные бревна

Электроды в электродном инструменте подключены к генератору. Электрический ток проходит от электродов через скважинный флюид в пласт и к удаленному контрольному электроду. Глубина исследования контролируется расстоянием между электродами и, в последнее время, фокусировкой электрического тока с помощью журналов, таких как сферически сфокусированный журнал.Наблюдаемый ток дает информацию об удельном сопротивлении формации. Электродные каротажные диаграммы должны использоваться с проводящим («соленым») буровым раствором, чтобы позволить току проходить через скважинный флюид.

Индукционные журналы

Индукционные журналы измеряют проводимость пласта, которая является обратной величиной удельного сопротивления, индуцированного сфокусированным магнитным полем. Передающие катушки в приборе излучают сигнал переменного тока высокой частоты, который создает переменное магнитное поле в пласте. Наведенные вторичные токи создаются в пласте переменным магнитным полем.Вторичные токи создают новые магнитные поля, которые регистрируются приемными катушками. Передающая и приемная катушки находятся на противоположных концах инструмента.

Индукционный журнал предоставляет информацию, пропорциональную проводимости. Индукционные журналы наиболее точны при использовании с непроводящим буровым раствором или буровым раствором с низкой проводимостью. Поэтому их можно использовать со «свежим» буровым раствором или скважинами, заполненными воздухом или маслом. Индукционные журналы могут использоваться для оценки типа жидкости и для идентификации углей или других непроводящих материалов.

Электродная ячейка

— обзор

11.6.1 Разрушение ячейки

Электроды ячейки ТОТЭ и электролит подвергаются постоянному воздействию высоких температур при высоких потоках электрических зарядов (токов) в электрическом поле (перенапряжение электрода) в сочетании с большими потоками газа и местное насыщение влагой. Керамические материалы и специальные стали оказались единственными веществами, способными противостоять этой сложной окружающей среде. Тем не менее, даже они не являются инертными в этих условиях и показывают:

изменения морфологии с последствиями для переноса газа, электропроводности, механической прочности и активной площади поверхности;

изменения фазового состава с последствиями для электропроводности и механической прочности;

взаимная диффузия веществ с последствиями для коррозионной стойкости и электрохимической активности;

перенос веществ, приводящий к рассмешиванию и дезактивации.

Каталитическая активность электродного материала определяется не только пригодностью катализатора для желаемых реакций, но особенно активной поверхностью, доступной для реагентов. Поскольку выбор материалов для практического применения в ТОТЭ относительно ограничен, много усилий было потрачено на оптимизацию микроструктуры электродов с целью получения больших внутренних поверхностей и высоких характеристик [Haanappel et al., 2005a]. Однако изменения в микроструктуре, как правило, ухудшают ее до менее «сложной» структуры при более низком уровне потенциальной энергии в соответствии с законами термодинамики (максимизация энтропии).Из-за высокой температуры эксплуатации ТОТЭ это будет включать агломерацию частиц и спекание (уплотнение) во время работы.

Анодный кермет многих ячеек ТОТЭ изготовлен из структуры YSZ с просачиванием электропроводящего никеля. Хотя структура YSZ стабильна при высоких температурах в том, что касается анодных свойств (см. Ниже), частицы никеля, внедренные в эту решетку, будут формироваться во все более крупные частицы, чему способствует плохая адгезия к решетке YSZ и, как следствие, относительная подвижность частиц никеля [Lee et al., 2007]. Более низкая электрохимическая активность анода будет наблюдаться из-за уменьшенной площади активной поверхности и особенно уменьшения длины TPB на границе раздела анода и электролита [Dees et al. , 1987; Элангован и Хандкар, 1991]. Поскольку загрузка никеля часто превышает равновесное количество, необходимое для поддержания работы электролизера, например, когда анодный материал также составляет опорную структуру электролизера (‘анодно-опорный электролизер’, ASC), деградация анода будет наблюдаться только в напряжение ячейки после продолжительного периода времени.Однако, как только коагуляция пройдет в достаточной степени, путь переноса тока также будет нарушен, и электрическая проводимость анода также прекратится. Аналогичный эффект наблюдается при циклическом отравлении серой и повторном окислении (см. Ниже).

Хотя никель находится в стабильной фазе в рабочих условиях ТОТЭ, Ni (OH) 2 — нет. Скорее, это соединение является летучим, и в условиях интенсивного использования топлива с высоким насыщением анода водяным паром будет образовываться гидроксид никеля.Это приводит к потере никеля с анода и долгосрочному снижению каталитической активности и электронной проводимости [Hagen et al., 2006].

Катоды обычно изготавливаются из чисто электропроводящих (LaSrMn) или смешанных ионных и электропроводящих (LaSrCoFe) перовскитов. Они адаптированы для эффективного переноса ионов кислорода за счет получения нестехиометрических структур с соответствующими недостатками A-сайтов. В зависимости от тока катодное перенапряжение может резко измениться в течение нескольких тысяч часов работы [Joergensen et al., 2000]. Этот источник идентифицирует образование пор на границе раздела катод-электролит как причину снижения электрокаталитической активности из-за уменьшения TPB. В другой литературе предполагается, что уплотнение, спекание частиц и относительная нестабильность катодов LSCF-типа являются причинами деградации катода [Mai et al., 2006a; Haanappel et al. , 2006].

«Традиционным» материалом для электролита является стабилизированный оксидом иттрия диоксид циркония, 3YSZ или 8YSZ.Оба состава находятся в области двухфазного сосуществования и могут подвергаться фазовому расслоению. Это приведет к постепенному изменению ионной проводимости [Müller et al. , 2003].

Помимо этих процессов, происходящих в электродах или только в электролите, наблюдаются различные реакции между электролитом и электродными материалами, хотя YSZ считается довольно стабильным композитом. Известно, что никель растворяется в YSZ при высоких температурах. Хотя этого можно избежать во время работы, повышенные температуры, необходимые для спекания газонепроницаемого слоя электролита, могут вызвать перемещение никеля в решетку электролита.Это в конечном итоге приведет к электропроводности электролита и снижению ионной проводимости из-за загрязнения решетки диоксида циркония [Kuzjukevics and Linderoth, 1997; Linderoth et al., 2001]. На катодной стороне обнаружено образование SrZrO 3 и La 2 Zr 2 O 2 с катодами LSM и LSCF [Mai et al., 2006a]. Хотя считается, что большая часть этих соединений образуется во время спекания (побуждая разработчиков перейти на катодные материалы, требующие более низких температур спекания), также считается, что цирконат лантана образуется во время работы ТОТЭ, особенно при высоких плотностях тока [Heneka and Ivers- Tiffée, 2005].В случае катодов LSCF хорошо известно, что для них требуется слой междиффузионной защиты (например, оксид церия и гадолиния (CGO)) для предотвращения массивного образования SrZrO 3 [Mai et al., 2006b].

Наконец, на границе раздела электрода и электролита обнаружены элементы, которых не обязательно ожидать от материалов, используемых при производстве элементов ТОТЭ: кремний (Si) и натрий (Na). Похоже, что эти элементы вводятся через примеси в сырье и в процессе производства накапливаются на границе раздела катода и электролита [Liu and Jiao, 2005; Могенсен, 2005].Осаждение этих элементов по краю зерен катодного материала блокирует TPB и снижает активность катода.

Электрод — Alfa Chemistry


Электрод

В батарее электрод обычно указывает на место окислительно-восстановительной реакции с раствором электролита. Электрод можно разделить на положительный электрод и отрицательный электрод. Обычно катодом является положительный электрод, и получается электрон.Электрод может быть металлическим или неметаллическим, если он может обмениваться электронами с раствором электролита. Ученые из Alfa Chemistry предоставляют надежный способ конструировать и производить электродные материалы. Благодаря передовой технологической платформе и производственным мощностям, богатому производственному опыту нашего технического персонала мы можем предоставить все виды электродных материалов для удовлетворения особых требований производства электродов.

Рисунок 1. Различные электроды

Типы электродов

В зависимости от материала электродов и контактного раствора в химической области электроды в основном делятся на три типа.

I Электроды первого типа

Основная характеристика электродов первого типа состоит в том, что они имеют только один фазовый интерфейс. Электрод контактирует со своим ионным раствором. Вещества, участвующие в реакции, существуют в двух фазах.

Этот электрод бывает двух видов:

i Металлические электроды

Металлические электроды изготавливаются путем погружения металла в раствор, содержащий ионы металла. Металлы, которые оказывают сильное воздействие на воду, такие как Na и K, должны быть превращены в амальгаму, чтобы они стали стабильными электродами в воде.Обычные металлические электроды — медь и цинк. Alfa Chemistry может предоставить соответствующие электродные материалы, такие как цинк (Zn), медь (Cu) и ее ионный раствор, амальгама натрия, амальгама калия и т. Д.

ii Газовые электроды

Газовый электрод включает водородный электрод, кислород электрод и галогенный электрод. Такой электрод изготавливают путем погружения почерневшего платины листа в раствор αH + = 1 и пропускания его в H 2 , O 2 или газообразный галоген. Преимущество этого электрода заключается в небольшом изменении электродвижущей силы в зависимости от температуры. Итак, правило таково, что электродный потенциал стандартного водородного электрода равен нулю. Alfa Chemistry предлагает химически чистый водород, кислород, газообразный галоген и газогенераторы, а также соответствующие инертные платиновые электроды.

Рисунок 2. Газовый электрод

II Электроды второго рода

Электрод состоит из металла и его нерастворимых соединений (солей, оксидов, гидроксидов и т. Д.)) и электролиты, содержащие отрицательные ионы нерастворимых соединений. Следовательно, вещества, участвующие в электродной реакции, существуют в трех фазах, и электрод имеет две границы раздела фаз. Этот вид электродов очень близок к идеальному обратимому электроду и используется в качестве электрода сравнения. Наиболее распространены каломельные электроды. Alfa Chemistry может предоставить металлы и их нерастворимые соли или нерастворимые оксиды, такие как ртуть и насыщенные растворы хлорида ртути для таких электродов, а также простой фарфор, насыщенные кристаллы KCl, KCl и т. Д.

Рисунок 3. Каломельный электрод

III Электроды третьего типа

Электроды третьего типа также называют окислительно-восстановительными электродами. Это электрод, который выполняет реакцию путем электронного переноса металла к границе раздела фаз раствора. Активными веществами этих электродов являются два иона с разными ценами на электроэнергию одного вещества в электродной жидкости. Для электродов РЕДОКС следует использовать инертные проводники, такие как Pt и C.Хиноновый гидрохиноновый электрод — это своего рода электрод, обычно используемый в области биологической медицины. Он чувствителен к РЕДОКС-реакции аминокислот и белков и может использоваться для определения pH биологических жидкостей. Alfa Chemistry может предоставить химически чистые пары РЕДОКС и п-фенол для электродов.

В 21 веке были изобретены и начали применяться еще два типа электродов. Из-за очевидного отличия от первых трех электродов они также делятся на электроды четвертого типа, и электроды пятого типа. And Alfa Chemistry также занимается разработкой и производством новых электродов.

IV Электроды четвертого типа

Электроды четвертого типа — мембранный электрод. Эти электроды обычно состоят из внутреннего электрода сравнения, жидкости для внутреннего заряда и пленок с ионоселективным откликом. Есть стеклянный пленочный электрод, другой твердопленочный электрод, ионообменный мембранный электрод, газочувствительный электрод и жидкий пленочный электрод.Его основная характеристика заключается в том, что в течение всего процесса не происходит переноса электронов. Мы можем предоставить мембрану Nafion, раствор мембраны Nafion и сопутствующие аксессуары для мембранного электрода.

Рисунок 4. Мембранный электрод

V Электроды пятого типа

Электроды пятого типа также называют внедренным электродом. Как следует из названия, этот электрод подвергнется реакции интеркаляции. Текущая реакция на электродах литий-ионных аккумуляторов и литий-ионных аккумуляторов, которые широко используются в мобильных телефонах, ноутбуках и других электронных продуктах, — это реакция интеркаляции.Такие электроды могут улучшить проводимость аккумулятора и увеличить емкость аккумулятора, что делает их наиболее популярным типом электродов в современных электронных продуктах.

Рис. 5. Встроенный электрод

Другой стандартный материал электродов

Alfa Chemistry также предлагает общие материалы для производства большинства электродов, включая проводящую углеродную сажу, платиновую сажу, водонепроницаемую эмульсию PTFE, катодный порошок, копировальную бумагу и углеродную ткань. , так далее.

Рис. 6. Токопроводящая сажа

Компания Alfa Chemistry предлагает различные типы электродов. У нас есть отличные ученые и современное производственное оборудование, и мы гарантируем качество и производительность нашей продукции. Свяжитесь с нами, чтобы подробно обсудить ваши требования.

Электрод

— Energy Education

Рис. 1. Упрощенная схема гальванического элемента с цинковыми и медными электродами для замыкания цепи через неметаллическую среду.

Электрод — это проводник, который используется для контакта с неметаллической частью цепи. [1] Электроды обычно используются в электрохимических ячейках (см. Рис. 1), полупроводниках, таких как диоды, и в медицинских устройствах.

Электрод классифицируется как катод или анод в зависимости от того, течет ли ток в электрод или из него. Обычный ток течет в устройство через его анод и покидает устройство через катод. [2]

Анод и катод

Рисунок 2. Упрощенная схема, показывающая анод и катод топливного элемента. Обратите внимание, что стрелки на диаграмме показывают поток электронов. Обычный ток будет в обратном направлении.

Путаница возникает при определении анодов и катодов из-за неоднозначности термина «ток». Электронный поток — это правильный способ представить себе ток, при котором отрицательно заряженные электроны движутся по цепи. Однако до того, как было установлено, что отрицательные носители заряда ответственны за ток, предполагалось, что положительные заряды движутся, создавая ток. [3] . Поскольку нет практических различий в двух способах описания тока, традиционное определение сохранилось для некоторых технических терминов схемы. Вот почему катод определяется как электрод, с помощью которого обычный ток покидает устройство, а анод — как электрод, с помощью которого обычный ток возвращается к нему (см. Рисунок 2). [2]

Аноды и катоды используются в поляризованных электрических компонентах, включая батареи, [[фотоэлектрические элементы]], электролитические элементы, диоды и топливные элементы.

Ячейки электрохимические

В гальванических и электролитических элементах катод является электродом, на котором происходит восстановление, а окисление происходит на аноде. Этот способ определения катодов и анодов более широко используется в химии. [4] Любые анионы или катионы в ячейке также будут притягиваться к аноду и катоду соответственно (см. Рисунок 1).

Список литературы

Стандартные электродные потенциалы

В электрохимической ячейке электрический потенциал создается между двумя разнородными металлами.Этот потенциал является мерой энергии на единицу заряда, которая доступна в реакциях окисления / восстановления для запуска реакции. Принято визуализировать клеточную реакцию в виде двух полуреакций, полуреакции окисления и полуреакции восстановления.

Восстановленные частицы -> окисленные частицы + ne
Окисленные частицы + ne -> восстановленные частицы

Потенциал ячейки (часто называемый электродвижущей силой или ЭДС) имеет вклад от анода, который является мерой его способности терять электроны — он будет называться его «окислительным потенциалом».Катод имеет вклад, основанный на его способности собирать электроны, его «восстановительном потенциале». Тогда потенциал ячейки может быть записан

E cell = окислительный потенциал + восстановительный потенциал

Если бы мы могли свести в таблицу потенциалы окисления и восстановления всех доступных электродов, то мы могли бы предсказать потенциалы гальванических элементов, созданных из любой пары электродов. Фактически, табулирования того или другого достаточно, поскольку окислительный потенциал полуреакции является отрицательным по отношению к восстановительному потенциалу обратной реакции.Для составления такой таблицы необходимо преодолеть два основных препятствия

  1. Электродный потенциал не может быть определен изолированно, а только в результате реакции с другим электродом.
  2. Электродный потенциал зависит от концентраций веществ, температуры и давления в случае газового электрода.

На практике первое из этих препятствий преодолевается путем измерения потенциалов относительно стандартного водородного электрода.Природа электрического потенциала такова, что ноль потенциала является произвольным; практическое значение имеет разность потенциалов. Табулирование всех электродных потенциалов относительно одного и того же стандартного электрода обеспечивает практическую рабочую основу для широкого диапазона расчетов и прогнозов. Стандартный водородный электрод имеет нулевой потенциал.

Второе препятствие преодолевается путем выбора стандартных термодинамических условий для измерения потенциалов.Стандартные электродные потенциалы обычно определяются при концентрации растворенных веществ 1 моль, давлении газа 1 атмосфера и стандартной температуре, которая обычно составляет 25 ° C. Стандартный потенциал ячейки обозначается знаком степени в виде верхнего индекса.

E ° Ячейка
  1. Измерено по стандартному электроду Hydden.
  2. Концентрация 1 молярный
  3. Давление 1 атмосфера
  4. Температура 25 ° C

В приведенном ниже примере показаны некоторые экстремальные значения стандартных потенциалов ячейки.

Катод (восстановление)
Полуреакция
Стандартный потенциал
E ° (вольт)
Li + (водный) + e -> Li (s)-3,04
K + (водн.) + E -> K (s) -2,92
Ca 2+ (водн.) + 2e -> Ca (s) -2,76
Na + (водн.) + E -> Na (s) -2.71
Zn 2+ (водн.) + 2e -> Zn (s) -0,76
Cu 2+ (водн. ) + 2e -> Cu (s ) 0,34
O 3 (г) + 2H + (водн.) + 2e -> O 2 (г) + H 2 O (л) 2,07
F 2 (г) + 2e -> 2F (водн.) 2,87

Значения для записей в таблице являются потенциалами восстановления, поэтому литий в верхней части списка имеет наиболее отрицательное число, что указывает на то, что это самый сильный восстановитель.Самый сильный окислитель — фтор с наибольшим положительным числом для стандартного электродного потенциала. Ссылка ниже приведет вас к более обширной таблице.

Ниже перечислены полезные применения стандартных электродных потенциалов.

гальванических элементов | Химия для неосновных специалистов

Гальванические элементы

Гальванический элемент — это электрохимический элемент, в котором для выработки электроэнергии используется спонтанная окислительно-восстановительная реакция.

Рисунок 23.3

Гальванический элемент.

Гальванический элемент (см. Рисунок выше) состоит из двух отдельных отсеков. Полуэлемент — это часть гальванического элемента, в котором происходит полуреакция окисления или восстановления. Левая полуячейка представляет собой полоску металлического цинка в растворе сульфата цинка. Правая полуячейка представляет собой полоску металлической меди в растворе сульфата меди (II). Полоски металла называются электродами.Электрод — это проводник в цепи, который используется для переноса электронов к неметаллической части цепи. Неметаллическая часть схемы — это растворы электролита, в которых размещены электроды. Металлический провод соединяет два электрода. Переключатель размыкает или замыкает цепь. Между двумя полуячейками помещена пористая мембрана, замыкающая цепь.

Различные электрохимические процессы, происходящие в гальваническом элементе, происходят одновременно. Проще всего описать их в следующих шагах, используя приведенный выше цинк-медный элемент в качестве примера.

1. Атомы цинка из цинкового электрода окисляются до ионов цинка. Это происходит потому, что содержание цинка в ряду активности выше, чем меди, и поэтому он легче окисляется.

Электрод, на котором происходит окисление, называется анодом . Цинковый анод постепенно уменьшается по мере работы элемента из-за потери металлического цинка. Концентрация ионов цинка в полуячейке увеличивается. Из-за образования электронов на аноде он обозначается как отрицательный электрод.

2. Электроны, которые генерируются на цинковом аноде, проходят через внешний провод и регистрируют показания вольтметра. Они продолжают медный электрод.

3. Электроны входят в медный электрод, где они соединяются с ионами меди (II) в растворе, превращая их в металлическую медь.

Электрод, на котором происходит восстановление, называется катодом . Катод постепенно увеличивается в массе из-за образования металлической меди.Концентрация ионов меди (II) в полуячейке уменьшается. Катод — положительный электрод.

4. Ионы проходят через мембрану, сохраняя электрическую нейтральность в клетке. В ячейке, показанной выше, ионы сульфата будут перемещаться со стороны меди на сторону цинка, чтобы компенсировать уменьшение Cu 2+ и увеличение Zn 2+ .

Две половинные реакции можно снова суммировать, чтобы получить общую окислительно-восстановительную реакцию, происходящую в гальваническом элементе.

Резюме
  • Описана конструкция гальванического элемента.
  • Приведены реакции с образованием электронного потока.
Практика

Вопросы

Ознакомьтесь с материалом по ссылке ниже и ответьте на следующие вопросы:

http://chemed.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *