Вплив корозії на перколяцію струму і механічну цілісність анодів сенсорів кисню

Abstract

Технічна реалізація наукових розробок завжди наштовхується на проблему корозії. Ця проблема часто має наступні два загально технічні аспекти: вплив корозії на механічну цілісність об’єкту та вплив корозії на перенос електричного струму в тілі об’єкту, що особливо характерно для технічної електрохімії. Найчастіше ці аспекти є жорстко взаємопов’язаними. Лише за умови поліфазних композиційних електродів вони набувають деякого самостійного значення. Тоді розглядають явище перколяції струму через електропровідну матрицю, якому перешкоджає скорочення перетину мережі провідників внаслідок їх корозії. У цьому випадку механічна цілісність і перколяція струму не корелюють між собою абсолютно точно. Тому такий випадок, характерний для пористих свинцевих анодів амперометричних сенсорів, вимагає детальнішого вивчення. Актуальність дослідження обгрунтовується важливістю проблеми надійності технічних засобів моніторингу придатності повітря для дихання людини, важливою складовою яких є амперометричні сенсори. Попередні дослідження підтвердили надійність системи свинець-лужний електроліт в умовах природних концентрацій вуглекислого газу у повітрі як з теоретичної точки зору (за термодинамікою електрохімічних процесів), так і експериментально. Назріла потреба визначити надійність її технічної реалізації.

The technical realization of scientific research always comes up against the problem of corrosion. This problem often has the following two general technical aspects: the effect of corrosion on the mechanical integrity of an object and the effect of corrosion on the transfer of electric current in the object's body. These aspects acquire some independent significance under the condition of polyphase composite electrodes. Then consider the phenomenon of current percolation through a conductive matrix, which prevents the reduction of the cross section of the network of conductors due to their corrosion. In this case, the mechanical integrity and percolation of current do not correlate with each other absolutely exactly. Therefore, such a case, characteristic of porous lead anodes of amperometric sensors, requires detailed study. The relevance of the study is substantiated by the importance of the problem of reliability of technical means of monitoring the suitability of air for human breathing, an important component of which are amperometric sensors. The results obtained showed that the magnitude of the corrosion conversion of the mass of the electrode affects the current and strength of the electrodes in full accordance with the geometric parameters of the structural components of the porous electrode. The main parameters are the grain size, the area (or average diameter) of the contact patch of the grains and the relative porosity of the electrode. Therefore, the deep corrosion indicator, as meaningfully closest to the geometry, should adequately assess the effect of corrosion on the reliability of electrodes, taking into account their mechanical integrity and current percolation by their conductive matrix. It is shown that an inversion of the action of crevice corrosion is observed, which results in the preferential oxidation of the metal not in the gap, but opposite the free pore due to current shielding in the electrolyte solution volume, which substantiates the technical possibility and feasibility of using porous pressed electrodes. Without such an inversion, the use of porous pressed electrodes would be fundamentally inexpedient due to the loss of current percolation and mechanical integrity at the slightest anodic oxidation of the electrode material.