Водородный электрод

После введения в грунт электрода сравнения СЭС, необходимый для его нормальной работы электролит формируется из прилегающей влаги путем ее насыщения водородом [17]. То есть, электроды СЭС по ряду факторов (неравновесность, область применения, рабочий диапазон значений рН, стабильность, точность, время выхода на рабочий режим) не соответствуют известному водородному, в то же время, учитывая использование водорода, предлагаемый электрод можно назвать псевдоводородным.

Рассмотрим основные закономерности поведения водородного электрода при его поляризации в гальваностатическом режиме при включении и выключении тока. Обширные экспериментальные данные различных научных школ как отечественных, так и зарубежных убедительно подтверждают справедливость уравнение Тафеля в стационарных условиях для широкого диапазона плотности токов и практически всех металлов в водных электролитах с различной кислотностью:

Е = а + b·lg(i), (3.1)

где: E – поляризационный потенциал электрода;

i – плотность тока поляризации;

а и b – константы, причём b=0,118 для всех металлов и электролитов, а величина а – зависит от величины тока обмена.

Следует отметить, что потенциал электрода по уравнению Тафеля устанавливается не сразу, а по истечении определённого времени [18-22].

На рисунке 3.1 представлена зависимость потенциала палладиевого электрода в гальваностатических условиях при включении тока (плотность тока -20 мкА/см²) в течение от 0 до 60 сек и выключенном токе после 60 секунд в 2Н растворе серной кислоты и пропускании водорода при 1 атмосфере [18-22]. Эти экспериментальные данные относятся к поляризации обычного водородного электрода, который использовался в качестве образцового при разработке электрода СЭС. На рис. 3.1 хорошо видны три характерные точки А, Б и С. В точке А устанавливается нестационарный поляризационный потенциал (Е_Н) после быстрого перезаряда двойного электрического слоя. В точке С потенциал электрода достигает стационарного значения (Е_Ст.) с омической составляющей.

Рисунок 3.1 – Гальваностатические процессы включения и

выключения тока наводороживания

После выключения постоянного тока в точке Впотенциал электрода принимает значение стационарного поляризационного потенциала (Е_ПСт), после чего медленно изменяется до равновесного. В работе [21] показано, что потенциал после точки В меняется линейно в зависимости от количества выделенного водорода.

Однако при стационарной установке электрода на конкретном контрольно-измерительном пункте (КИП) трубопровода влияние этих закономерностей приобретает систематический характер. Это позволяет при необходимости исключить возникающую при этом систематическую составляющую ошибки измерения путем калибровки электрода СЭС после его установки в грунт с помощью образцового электролитного электрода.