Способ определения коэффициента диффузии кислорода в металлах и оксидах

пи,УДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТ(71) Ордена Ленина, ордена Оской Революции и ордена ТрудКрасного Знамени МГУ им. М.Всова(56) Авторское свидетельствй 1065761, кл. С 01 И 27/46Авторское свидетельствоР 911299, кл. С 01 И 27/46,(54)(57) СПОСОБ ОПР ЦИЕНТА ДИФФУЗИИ КИС , ЛАХ И ОКСИДАХ пода ряжения на электрод кого элемента, изме тока во времени и р ченным данным коэфф ЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФ ЛОРОДА В МЕТАЛ чей внешнегоэлектрохимич рением ионна асчетам по по ициента диффу о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, целью повьппения точности определен коэффициента диффузии при одновр менном расширении круга объектофределяют зависимость электродвижущей силы элемента от времени снят внешнего напряжения и рассчитывают коэффициент диффузии 3 по формуле ство перенесенногоэлектролит кислороколичечерездаювеличина избыточной концентрации кислорода наповерхности в момент времени 1 , прошедшего смомента включения внешнего напряжения.1//Иа/ 1.460 1.390 1.352 1.312 1.302 1.289 1.280 1,274 1.268 1,264с/с/ 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Затем размыкают ячейку и измеря-ют ЭДС во времени.35Е/шЧ/ 45.30 47.,40 49.20 49 ь 71 50.07 50.58 50.76 50.89 51.12 5130с/с/ 70 80 100 110 120 140 150 160 180 200Е/пУ/ 51,42 51 52 51.62 51.72 52.11равновесное значениес/с/ 200 240 270 300600 Изобретение относится к способу определения коэффициента диффузии .о кислорода в металлах, металлических сплавах и оксидах.Цель изобретения - повышение точности определения коэффициента диф- фузии кислорода при одновременном расширении круга объектов. Способ осуществляют следующимобразом,На электроды электрохимическогоэлемента подают внешнее напряжение,измеряют ионный ток во времени, снимают внешнее напряжение, измеряютЭДС элемента во времени и рассчитывают П по Формуле где М - количество перенесенногочерез электролит кислорода рассчитываемого интегрированием временной функ-, ции ионного тока;- величина концентрации кислорода на поверхности изучаемого электрода в момент времениЗначения ЭДС пересчитываются взначенияизбыточной концентрациикислорода на поверхности по Формуле,которая пояучена в предположениинезависимости коэффициента активности кислорода от концентрации кислородаС С ехр ( Ез-Е)2 Р6где С - равновесная концентрация кислорода на поверхности раздела электролит/изучаемый электрод,выраженная в г-ат/м;Т - температура;ЕзЕ - равновесное и текущеезначение ЭДС,После снятия внешнего напряжения(или размыкания элемента) ЭДС электрохимического элемента по абсолютной величине окажется меньше равно .весного значения и во времени будет увеличиваться, асимптотически,приближаясь к равновесному значению.Этот процесс, называемый релаксацией, в общем случае зависит от кине тики установления равновесия наэлектроде сравнения, электролите,изучаемом электроде. Однако, какпоказывает опыт, характерное времяс установления равновесия на элек 5 троде сравнения (гомогенная смесьдвух акисных Фаз) и электролитепо крайней мере на два порядка величины меньше ь в электроде, в котолром определяют диффузию. Поэтому 20 регистрируемая экспериментально релаксация ЭДС описывает только установление равновесия на изучаемомэлектроде, контролируемое диффузиейкислорода с поверхности вглубь фазы, 25 П р и м е р, Определение З проводят в.электрохимическом элементе:РС / ЙЬ(0) /ТЬО + 1 Ж СаО /ЯЬ(о)щ++ НЬО/РС.При 1300 К элемент замыкают накоротко и измеряют ионный ток Строят график зависимости 1 П С=Й (1 п С), На графике обнаруживают зс область линейной зависимости: -Ив С П 1 И0,5, 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 ЬВ), обусловленной температурным дрейфом. Десять точек, попавших в область прямой пропорциональности,обрабатывают методом наименьших квадратов с доверительным интервалом 953.По полученной линейСоставитель С.ПостновРедактор А.Шандор Чехред А.АчКорректор Л,Патай Заказ 7310/47 . Тираа 896 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4)5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ной зависимости рассчитывают эначе.ние 1 п С в центре интервала (в точ.ке минимума дисперсии).При 1 Ь С=5.0,1 п С = 8.69 + 0.01. Из дЫнных по зависимости ионного тока от временирассчитывают количество перенесенного кислорода по формулеие "(с- с),1 с=1где ,+ с к ф х+з предыдущее ипо-следующее значения токаи времени. 193564 4 М - количество перенесенного кислорода в г-ат; и - число измерений. Рассчитанные величины подставляМ ют в формулу 0 " СПолучают 0 =(1.28 ф 0.04) " 10 м/с,таким образом ошибка состав -ляет 37.О Таким образом предлагаемый способ позволяет определять 3 с погрешностью в два-три раза нише базового способа и полтора-два раза ниже погрешности известного способа (8%).