Электрод гидрофильный

К данной группе относят специальные устройства, которые состоят из индикаторного электрода и соединенного с ним гидрофильного слоя, содержащего биокатализатор (ферменты, бактерии, грибы, ткани растений и животных и т.п.). Многие биосенсоры содержат еще и полупроницаемую мембрану. Принцип их действия основан на диффузии определяемого вещества в тонкий слой биокатализатора, в котором протекает индикаторная реакция. При этом определяемое вещество (хотя и не всегда) превращается в форму, пригодную для регистрации потенциометрического сигнала. В качестве биокатализаторов обычно используют ферменты. Можно применять также химические реакции, протекающие в клетках, липосомах или в срезе биологической ткани, прикрепленной к индикаторному электроду. [c.213]

Рис. 122. Пористые газовые гидрофильные (а) и гидрофобизированные (б) электроды

При математическом описании работы газового электрода приходится прибегать к различным моделям пористого тела, в основу которых положены такие структурные единицы, как частицы твердого тела (модель уложенных сфер) или поры (различные капиллярные модели). При микроскопическом описании пористой среды иногда удобно рассматривать ее как гомогенную с некоторыми эффективными значениями различных параметров (эффективным коэффициентом диффузии, эффективной электропроводностью и т. д.). Для правильного описания процессов в пористой среде большое значение имеет теория капиллярного равновесия, которая позволяет оценить степень заполнения среды газом при данном перепаде давления и ответить на вопрос, является ли заполнение среды газом и жидкостью равномерным или же изменяется по толщине электрода. При определенных допущениях о форме частиц или пор можно установить распределение пор по размерам и рассчитать суммарный периметр пор, освобожденных от электролита под действием перепада давления между газом и электролитом в гидрофильных электродах или в результате введения гидрофобизатора в гидрофобизированных электродах. [c.241]

В табл. 3 приведены системы, для которых соотношение (20.14) выполняется с достаточно высокой точностью. Однако если энергии связи молекул растворителя с поверхностями двух металлов существенно различаются, то нарушается приближенное соотношение Д1л Д2 и экспериментальные данные уже не согласуются с уравнением (20.14). Так, например, галлий является значительно более гидрофильным металлом, нежели ртуть, а потому для этих двух металлов расхождение между Д о и составляет 0,2—0,3 В. Еще более существенным оказывается взаимодействие между молекулами воды и поверхностью железного электрода. В результате этого для пары металлов Hg—Ре разность достигает около 0,7 В. [c.100]

Особый интерес в последнее время вызывает использование для этих целей пленок Ленгмюра-Блоджетт, которые образуются при адсорбции на поверхности электрода гидрофобных молекул с концевыми гидрофильными группами. Так, молекулы диалкил-фосфорной кислоты (К0)2Р(0)0Н на границе раздела воздух/вода ориентируются таким образом, что гидрофильные группы >Р(0)0Н располагаются на поверхности воды, а гидрофобные углеводородные цепи вытягиваются над ней почти под прямым углом к поверхности электрода, образуя пленку. Такой электрод дает отклик на ионы кальция в присутствии [Ре(СК)б] ". Когда пленка полностью покрывает электрод, то вследствие торможения электродного процесса электровосстановление [Ре(СК)б] протекает при более отрицательных потенциалах. В присутствии Са на поверхности пленки образуется фосфат кальция. При этом молекулы диалкилфосфорной кислоты попарно сближаются и формируют ионные каналы , по которым комплексные ионы [Ре(СК)б] проникают к электроду (рис. 13.1). Диффузионный ток реакции [Ре(СК)б] + е 5== [Ре(СК)б] пропорционален концентрации Са " в растворе, т.е. электрод дает отклик на ионы кальция. [c.480]

В настоящее время используют гидрофильные и гидрофобизированные пористые электроды. Конструктивно пористый гидрофильный электрод состоит из запорного и активного слоев, ограниченных плотным краем (рис. 122, а). Запорный слой и плотный край изготавливают из высокодисперсного металлического порошка, и потому они имеют мелкопористую структуру. Активный слой является более крупнопористым. Он приготовляется из смеси катализатора и поро- [c.237]

Многие электрохимические реакции органических соединений протекают с участием протонов. Возможность осуществления реакций протонирования и их кинетика зависят от pH среды, протоно-донорных свойств растворителя, степени гидрофильности поверхности электрода, концентрации н рК вводимых в раствор источников протонов, строения молекулы и величины рК самого восстанавливаемого или окисляемого на электроде соединения. Прото-нироваться могут как исходные реагенты, так и продукты реакции. Поэтому можно управлять процессами, меняя условия их проведения, например протоно-донорные свойства среды. Последствия таких изменений в одних случаях ограничиваются влиянием на скорость процесса, в других приводят к смене его механизма, а в третьих — к существенному изменению направления реакции и природы продуктов электролиза. [c.230]

На таком электроде пленка жидкости постоянно движется вследствие испарения воды из раствора и возникающего вдоль пленки градиента поверхностного натяжения. При этом раствор вначале поднимается по электроду, затем попадает в линзы, находящиеся на 1—2 мм выше мениска и представляющие собой капельные образования сконцентрированного электролита. Линзы увеличиваются в объеме и под давлением силы тяжести стекают в мениск Зону реакции между мениском и линзой можно в несколько раз увеличить, если в качестве катализатора использовать тонкую платиновую сетку, покрытую пористой пленкой гидрофобного полимера в контакте с подложкой из гидрофильного мате-.риала Использование указанного способа позволит увеличить скорость реакции на два порядка в лабораторных условиях достигнута скорость реакции 40-10 моль/(ч-см2) [c.141]

Затем предварительно изготовленные положительные двухслойные электроды помещаются сверху диафрагм (рис. 158, в, г). При сборке рабочий следит, чтобы положительные электроды располагались гидрофильной стороной к диафрагме. [c.207]

Бифункциональный электрод кроме гидрофобного и активного слоев имеет гидрофильный, обычно никелевый, слой (слой 4 на рис. 4.8, б), обращенный к раствору щелочи и каталитически активный в реакции выделения кислорода. В гидрофильном слое выделяется кислород при заряде ЭА, Активный слой воздушного электрода при этом ме работает. Однако ресурс бифункционального электрода ниже ресурса электрода в схеме с дополнительным электродом, [c.217]

На рис. 148 показаны и. т. 3. для реакции электровосстановле ния аниона SjOl на электродах из свинца, висмута, кадмия, олова и ртути (амальгамированный медный вращающийся электрод). Как видно из рис. 148, и. т. 3. для реакций электровосстановления аниона персульфата из различных металлов практически полностью совпадают. Аналогичные результаты были получены и для других анионов, в реакциях электровосстановления которых не участвуют молекулы воды. Если же в реакции электровосстановления анионов участвуют молекулы воды, играющие роль доноров протона 1см. 52, реакции (III) и (1V)I, то природа металла должна проявляться также через энергию специфического взаимодействия металла с растворителем gH,o- В этих системах можно ожидать несовпадения и. т. з. для различных металлов, причем большие величины токов должны соответствовать более гидрофильным металлам. Экспериментальные данные, полученные при электровосстановлении анионов ВгО и BrOj на электродах из различных металлов, находятся в полном согласии с этими выводами (рис. 149). [c.273]

Для модифицирования электродов применяют также гидрофобные вещества. Среди них особый интерес вызывают липидные мембраны. Электроды, модифицированные липидными мембранами, дают селективный отклик только на присутствие гидрофобных веществ, содержащих электроактивные группы. Гидрофильные вещества не проникают через такие мембраны и не концентрируются на электроде. [c.494]

Положительный электрод 1 в виде двухслойной таблетки напрессован на стальную сетку. Внутренний слой электрода, обращенный к пасте, является гидрофильным, наружный — гидрофобным (ненамокающим). Оба слоя содержат пиролюзит (30 масс. %), сажу и древесноугольную пыль гидрофильный слой дополнительно увлажнен щелочным цинкатным электролитом. [c.74]

В гидрофобизированных электродах, разработанных Л. Нидрахом и X. Элфордом, оптимальное распределение газа и жидкости в пористом теле достигается введением в него гидрофобных материалов (рис. 122,6). В качестве материала таких электродов используют высокодисперсные платиновые металлы в чистом виде пли на носителе (карбидах металлов, угле и т. п.). В качестве гидрофобизатора и одновременно связующего вещества применяют фторопласт или полиэтилен. Гидрофобизированный катализатор наносится на металлическую сетку или на пористую подложку из угля, пластмассы или других материалов. Запорным слоем электродов служит мелкопористая гидрофильная подложка или более гидрофильный наружный слой катализатора. Для гидрофобизированных электродов характерно постепенное увеличение степени гидро-фобности по мере перехода от электролита к газу. Гидрофобизированные электроды тоньше и легче, чем гидрофильные, поэтому их применение позволяет повысить удельную мощность топливного элемента. Кроме того, эти электроды могут работать практически при отсутствии перепада давления газа. [c.238]

Схема электрогидрирования (8.12), согласно которой в процессе участвуют два компонента в адсорбированном состоянии, является, по-видимому, наиболее распространенной, но не единственной. Электрогидрирование может осуществляться, когда в адсорбированном состоянии находится только один из компонентов, например адсорбированный водород или адсорбированное органическое вещество. Подобные схемы соответствуют протеканию процесса электрогидрировании по так называемому ударному механизму, поскольку переходное состояние реакции образуется при этом адсорбированным компонентом и молекулой второго компонента, находящейся в жидкой фазе вблизи адсорбированного. Такой механизм предложен для гидрирования этилена на никелевом катализаторе в щелочном растворе. В этой системе, вследствие значительной гидрофильности никеля, адсорбция этилена отсутствует, а водород хорошо адсорбируется и практически полностью покрывает поверхность электрода. Гидрирование осуществляется путем взаимодействия адсорбированных атомов водорода с молекулами этилена, поступающими из объема раствора (А. Г. Пшеничников и сотр.). [c.283]

Электрокапиллярные кривые в присутствии различных концентраций органического вещества (К-С4Н9ОН) показаны на рис. УП.Ю. При адсорбции н-бутилового спирта иа ртутном электроде снижается пограничное натяжение и смещается потенциал электрокапиллярного максимума. При достаточно боль-пгих положительных и отрицательных зарядах поверхности о, -кривые в присутствии и в отсутствие органического вещества совпадают, что указывает на его десорбцию. Причина десорбции состоит в том, что заряженный конденсатор — двойной электрический слой — втягивает вещество с более высокой диэлектрической постоянной. Поскольку еН20>еорг. то при больших <7 вода вытесняет органическое вещество из поверхностного слоя, несмотря на его специфическую адсорбцию. В приведенном примере сдвиг ,=0 происходит в положительную сторону. Это вызвано полярностью молекул н-С Н ОН и их ориентацией к поверхности ртути положительным (гидрофобным) концом диполя, в то время как гидрофильная часть молекулы (полярная группа —ОН), несущая отрицательный заряд, обращена в раствор. [c.176]

Под руководством К.Кордеша в фирме "Юнион Карбайд были созданы эффективные многослойные электроды [29] (рис. 2.4). Основу электрода составлял обращенный к раствору электролита гидрофильный (запорный) слой никеля, армиро-ваннный Н1-сеткой. Затем следовал слой, состоящий из угля и тефлона, сротношение которых, а соответственно и гидрофобные свойства, изменялись по толщине этого слоя. Со стороны газа электрод имел гидрофобный слой активированного угля с добавлением Р1 (10 г/м ) на водородном электроде и шпинелей (например, СоО х АЦО ) на катоде. Толщина электродов 0,5-0,7 мм, площадь 0,0225-0,105 м (в том числе площадь рабочей поверхности 0,018-0,084 м ). Характеристики элемента приведены на рис. 2.3 (кривая 4) и в табл. 2.5 (поз. 3). При температуре 65°С, напряжении 0,8-0,85 В элемент обеспечивал плотность тока 1000 А/м при использовании воздуха. Отвод тепла и воды из элемента осуществлялся за счет циркуляции водорода, кислорода и раствора электролита. Ресурс работы элемента свыше 8000 ч при работе на кислороде и свыше 5000 ч при работе на воздухе. [c.73]

Методы регулирования С. основаны гл. обр. на изменении уд. поверхностных энергий и а ,, а также поверхностного натяжения жидкости а,. Физ. метод основан на электрич. поляризации, связанной с зависимостью поверхностного натяжения электрода от его электрич, потенциала (электрокапиллярность), воздействии электрич. и магн. полей, изменении т-ры, обработки пов-сти твердых тел ионизирующими излучениями. Наиб, универсальный метод регулирования С. состоит в использовании поверхностно-активных веществ (ПАВ). Растворение ПАВ в жидкости уменьшает ее поверхностное натяжение вместе с тем возможна адсорбция ПАВ на границе твердое тело-жидкость с соответствующим изменением поверхностной энергии а ,. Предварит, выдержка образцов данного твердого материала в р-ре ПАВ приводит к образованию на его пов-сти адсорбц. слоев, к-рые могут частично или полностью экранировать ее. Такое модифицирующее действие позволяет качественно менять характер контактного взаимод. жидкости с твердым телом. Можно, напр., гидрофобизировать гидрофильные материалы или, напротив, гидрофилизировать гидрофобные подложки. Осн. закономерности изменения С. с помощью ПАВ и использования, этих эффектов в разл. технол. процессах (флотации, полиграфии, моющем действии и др.) обоснованы в трудах П. А. Ребиндера. [c.369]

Если в органической фазе растворить гидрофобный электролит BiAi, а в водной фазе присутствует гидрофильный электролит В2А2, то граница раздела фаз ведет себя как идеально поляризованный электрод, т.е, в определенном диапазоне потенциалов разность [c.409]

Имеющегося опытного материала, однако, еще недостаточно для того, чтобы сделать окончательное заключение в пользу той или иной схемы процесса разряда водорода, катализируемого веществами с сульфгидрильными группами . Поэтому в литературе продолжается обсуждение механизма образования каталитических волн белка, возникающих в присутствии солей кобальта (а также и никеля), и их свойств. О ряде таких новых взглядов на механизм катализа рассматриваемых систем сообщает Б. А. Кузнецов в одной из своих обзорных статей [И, с. 293]. В частности, одной из причин образования двуступенчатой волны некоторые исследователи считают существование в пленке адсорбированного белка гидрофобной и гидрофильной микрообластей, мозаично расположенных на поверхности электрода, что и обусловливает различные каталитические эффекты в неодинаковых микросредах. В пользу существования двух различных микрообластей в пленке сорбированного белка Б. А. Кузнецов и Г. П. Шумакович приводят ряд экспериментальных доказательств, на основании которых можно считать, что первая волна связана с электрохимической реакцией SH-групп, расположенных в гидрофобных областях пленки, а вторая связана с SH-группами, расположенными в гидрофильных областях пленки. Из этих данных делается также вывод о возможности определять соотношение гидрофобных и гидрофильных групп в белковых макромолекулах и относительное их расположение в глобуле, так как обычно внутренние SH-группы находятся в гидрофобном окружении, а внешние — в гидрофильном. [c.241]

Граница раздела фаз между газом и жидкостью может быть создана также с помощью гидрофобизации электродов обработкой части электрода гидрофобным веществом или введением гидрофобного вещества в состав электрода. В этом случае в порах гидрофобного вещества будет находиться газ, а в порах гидрофильного вещества - жидкость. Для функционирования такого электрода не нужен перепад давления между газовой и жидкой сторонами электрода. Электроды могут иметь гидрозапорный слой из гидрофобного материала, предотвращающий вытекание жидкости из электрода, а в некоторых случаях и газозапорный гидрофильный слой дЛя предотвращения пробоя газа в раствор электролита. Анализ моделей таких электродов и экспериментальных данных [5,34] показывает, что габаритная плотность тока, как и в случае гидрофильного электрода, зависит от пористости электрода и удельной площади поверхности катализатора. К особенностям гидрофобного электрода следует отнести экстремальную зависимость габаритной [c.45]

На рис. 3.4 приведен.ы характерные поляризационные кривые для водородного и кислородного гидрофо-бизировакных электродов. Как и в случае гидрофильных газодиффузионных электродов, поляризационная кривая для водородного электрода в широком интервале плотностей тока представляет собой прямую. Для кислородного электрода характерна значительная поляризуемость в области малых плотностей тока. [c.92]

С учетом составляющих компонентов и особенностей механизма работы различают гидрофильные и гидрофобные электроды. Если пористая среда находится с одной стороны под определенным давлением рг, а. с другой стороны контактирует со смачивающим электролитом, то последний под действием капиллярного (рк) и гидростатического (р) давления проникает во все открытые поры, для которых имеет место соотношение рк+р>рг. Поры, для которых рк+Р<Рг, будут заполнены газом, и если это услоЕие выполняется на всем протяжении какого-либо сквозного пороаого канала, то через него непрерывно пробулькивает в электролит газ. Очевидно, что разделение жидкой и газообразной фаз Б пористой среде будет иметь место и том случае, если для всех без исключения сквозных норовых каналов хотя бы в одном месте каждого канала выполняется условие рк+Р>Рг- [c.86]

Для гидрофильных электродов создание развитой границы раздела газ—электролит—электрод, вблизи которой протекает электрохимическая реакция, осуществляется прн помощи перепада давления между газом и электролитом. Конструктивно газодиффузионный электрод состоит из запорного и активного слоев. Оба слоя пористые, однако их структура различна. Газозапорный слой имеет мелкозернистую структуру и изготавливается из металлического порошка, электрохимически неактивного и корроз1ионно стойкого в электролите, например порошка карбонильного никеля в щелочном растворе. Активный слой, в котором протекают 86 [c.86]

На рис. 3.2 представлены тшичные поляризационные кривые для металлокерамических гидрофильных водородного и кислородного электродов. В случае водородного электрода (кривая /) в широком интервале плотностей тока имеет место прямолинейная зависимость между током и потенциалом. На поляризационной кривой кислородного электрода (кривая 2) в области малых плотностей тока наблюдается участок со значительной поляризуемостью. К гидрофильным электродам следует отнести также электроды из пористой пластмассы. Их основу составляет пористая металлизированная поливинилхлоридная пленка, на одну сторону которой наносится активный слой. [c.88]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология