Способ определения термодинамических свойств соединений лития в твердом состоянии

(59 0 01 Б 27 4 РЕТЕНИ НАй)УСВ ЬСТВУ АВТОР мид е свойлюминий.53,ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГПФ ОПИСАНИЕ(71) Ленинградский ордена Ленинаполитехнический институт им. М.И.Калинина(56) 1. Морачевский А.Г., Демидов А.И.,Темногорова Н.В, Анодное поведение лития и его сплавов в химическихисточниках тока с расплавленнымиэлектролитами.-В кн. г Электрохимияионных расплавов. Киев. "Наукова думка", 1979, с. 87-95,2. Тиунов В.С.,Морачевский А.Г.,Демидов А.И. Термодинамическиства сплавов системы литий-аж; (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СОЕДИНЕНИЙЛИТИЯ В ТВЕРДОМ СОСТОЯНИИ, заключаю.ЯО 1 078307 А щийся в том, что электрод, представляющий собой исследуемое соединение лития, и электрод сравненияпогружают в расплав электролита, помещенного в измерительную ячейку,стабилизируют температуру в измерительной ячейке и измеряют ЭДС междуисследуемым электродом н электродомсравнения, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точности измерений, в расплав электролита помещают дополнительный электрод,выполненный из более электроположительного по отношению к литию вещества, и вспомогательный электрод(анод ), и после стабилизации температуры в измерительной ячейке проводят катодную поляризацию дополнительного электрода ступенчато возрастающими прямоугольными импульсамитока, длительность которых находится в пределах от 5 до 30 с, а измерение ЭДС проводят одновременнос прохождением заднего Фронтаимпульса.10 45 Изобретение относится к исследованию свойств материалов с помощью электрохимических средств, в частности к способам определения термодинамических свойств соединений лития в твердом состоянии. 5Известен способ определении термодинамических свойств соединений лития в твердом состоянии путем измерения электродвижущих сил (ЭДС), концентрационных по отношению к электродам систем (.13.Однако этот способ характеризуется недостаточной точностью измерений.Наиболее близким техническим 15 .решением к изобретению является способ определения термодинамических свойств соединений лития в твердом состоянии, заключающийся в том, что электрод, представляющий собой исследуемое соединение лития, и электрод сравнения погружают в расплав электролита, помещенного в измерительную ячейку, стабилизируют температуру в измерительной ячейке и измеряют ЭДС между электродом, представляющим собой и исследуемое соединение лития, и электродом сравнения Ь 23.Однако известный способ недостаточно точен, продолжителен по вре мени и требует большого расхода электроэнергии.Целью изобретения является повышение точности измерений.Поставленная цель достигается 35 тем, что согласно способу определения термодинамических свойств соединений лития в твердом состоянии, заключающемуся в том, что электрод, . представляющий собой исследуемое сое.40 динение лития, и электрод сравнения погружают в расплав электролита, помещенного в измерительную ячейку, стабилизируют температуру в измерительной ячейке и .измеряют ЭДС между электродом, представляющим собой исследуемое соединение лития, и электродом сравнения, в расплав электролита помещают дополнительный электрод, выполненный из более электроположительного по отношению к ли тию вещества, и вспомогательный элек трод (анод ), и после стабилизации температуры в измерительной ячейке проводят катодную поляризацию дополнительного электрода ступенча то возрастающими прямоугольными импульсами тока, длительность которых находится в пределах от 5 до 30 с, а измерение ЭДС проводят одновременно с прохождением заднего фронта импульса.Длительность импульса поляризующего тока, выбранного в пределах от 5 до 30 с, обеспечивает установление равновесного состояния, образующегося на поверхности электрода сплава лития в твердом состоянии (локальное равновесие /. Поэтому измерение ЭДС между электродом, представляющим собой исследуемое соединение лития, и электродом сравнения проводят одновременно с прохождением заднего фронта импульса.Использование импульсов поляризующего тока длительностью более 30 с увеличивает продолжительность процесса осуществления .способа, а длительность импульса менее 5 с недостаточна для установления равновесного состояния, образующегося на поверхности электрода из более электроположительного по отношению к литию компонента сплава лития в твердом состоянии,П р и м е р 1, В эвтектический расплав ЬСХ-ЬР-КС 1 при температуре 723 К, в котором находится свинцовый электрод сравнения, вводят электрод кз кремния и вспомогательный электрод (анод) из спектрально чистого графита. Затем про;водят катодную поляризацию кремниевого электрода ступенчато возрастающими прямоугольными импульсами тока длительностью 15 с. При этом на поверхности электрода происходит разряд ионов лития с образованием сплава лития с кремнием в твердом состоянии, Результаты экспериментов показуют, что длительность импульса поляризующего тока достаточна для Г достижения равновесного состояния образующегося сплава (локальное равновесие ), Поэтому измерение ЭДС между электродом сплава и электродом сравнения проводят одновременно с прохождением фронта импульса. Увеличение катодной плотности поляризующего тока до 3 104 А/м 2 позволяет измерить ЭДС сплавов лития с кремнием в твердом состоянии в широком интервале концентраций.П р и м е р 2. В расплав ЬхБОЗ-КБО эвтектического состава при темпе 3 ратуре 423 К, содержащий литиевый электрод сравнения, вводят алюминиевый электрод и вспомогательный электрод (анод ) из лития. После стабилизации температуры проводят катодную поляризацию алюминиевого электрода ступенчато возрастающими прямоугольными импульсами тока длительностью 15 с. При катодной плотности тока от 93 до 5,8.10 А/м на поверхности электрода происходит выделение лития с образованием сплава лития с алюминием. Пятнадцати- секундная длительность импульса поляризующего тока обеспечивает установление локального равновесия между образующимся сплавом и объемом электролита. Поэтому измерение ЭДС между электродом сплава и литиевым1078307 10 15 Потребители электроэнер- гии Операции предлагаемому известному Сплавление лития салюминием; гомогенизирующий отжиг Электропечьмощностью2 кВт 18,0-20,0 Измерение ЭДС вэлектрохимической ячейке Электропечьмощностью1 кВт 0,8 3,0-3,2 0,8 21,0-23,2 Всего Составитель Г. Боровик Редактор А, Шишкина Техред О.Неце Корректор Г. РешетникЭаказ 936/36 Тираж 823 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 электродом сравнения проводят одновременно с прохождением заднего фронта импульса,Величина ЭДС, соответствующая образованию на поверхности алюминиевого электрода двухфазной области (Ы,ф/1, определенная по предлагаемому способу, равна 0,3370,002 В относительно литиевого электрода сравнения. Полученное значение ЭДС хорошо согласуется с величинами ЭДС сплавов лития с алюминием в твердом состоянии в данной области концентраций, полученными по известному способу.Однако продолжительность исследования термодинамических свойств сплавовлития с алюминием по предЕсли принять количество потребленной электроэнергии на проведение исследований по определению термодинамических свойств сплавов лития с алюминием по известному способу за 100% то использование предлагаемого способа позволит сократить расход электроэнергии на 96-97 лагаемому способу составляет 0,9 ча по известному 31 ч. При проведении исследований по предлагаемомуспособу исключаются предваритель"ные операции по изготовлению литийалюминиевых сплавов. Эти операции,включающие сплавление лития с алюминием в стальных тиглях при температуре 1023 К и последующий гомогенизирующий отжиг, требуют специаль.ного оборудования, а также значительного расхода электроэнергии. Втаблице приведены затраты электроэнергии на проведение исследованийпо определению термодинамическихсвойств сплавов лития с алюминиемв твердом состоянии по предлагаемому известному способам. Количество потребленной электроэнергии, кВт.ч, по способу 4 О при одновременном повьзаении точности измерений.Предлагаемый способ позволяет сократить продолжительность процесса определения термодинамических свойств 45 сплавов лития в твердом состоянии на 3132 ч, упростить его осуществление и снизить затраты электроэнергии на 96-97.