ES2353706A1 - Celda electroquímica de generación de gases para el análisis de procesos electroquímicos. - Google Patents
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Abstract
Celda electroquímica de generación de gases para el análisis de procesos electroquímicos. El objeto principal de la presente invención es una celda electroquímica (1) basada en el voltámetro de Hoffman, aunque mejorada con la adición de un nuevo electrodo de referencia (4c) que proporciona una referencia de tensión, de modo que la celda electroquímica (1) comprende un primer cilindro (2a) vertical lateral en cuyo extremo inferior hay un primer electrodo (4a), un segundo cilindro (2b) vertical lateral en cuyo extremo inferior hay un segundo electrodo (4b), y un cilindro central (3) vertical, todos los cuales están unidos por su extremo inferior, y donde el cilindro central (3) vertical además comprende un tercer electrodo (4c) que proporciona una referencia de tensión a la celda electroquímica (1). Además, los cilindros (2a, 2b, 3) que constituyen la celda están termostatados por las camisas (6a, 6b, 6c) isotermas, y los cilindros verticales (2a, 2b) laterales disponen además de ventanas de visualización (7a, 7b).
Description
Celda electroquímica de generación de gases para
el análisis de procesos electroquímicos.
El objeto principal de la presente invención es
una celda electroquímica de generación de gases basada en el
voltámetro de Hoffman, aunque mejorada con la adición de un nuevo
electrodo que proporciona una referencia de tensión. Otro objeto de
la invención es proporcionar una celda electroquímica termostatada,
que permite la realización de las experiencias a distintas
temperaturas.
Un voltámetro de Hoffman es un aparato para
producir la electrolisis del agua o de otros electrólitos y
disoluciones que consiste en tres cilindros verticales, normalmente
de vidrio, unidos por sus bases. El cilindro central está abierto
por su extremo superior para la adición de un compuesto, por ejemplo
agua con un aditivo iónico que mejore su conductividad, como por
ejemplo una pequeña cantidad de ácido sulfúrico. Se disponen
verticalmente sendos electrodos, por ejemplo de platino, en las
bases de cada uno de los cilindros laterales, y se conectan
respectivamente a los terminales positivo y negativo de una fuente
de tensión. Cuando pasa corriente a través del voltámetro, se
produce la electrólisis del agua, que se descompone en oxígeno, en
el ánodo, e hidrógeno, en el cátodo. Ambos gases suben en forma de
burbujas, desplazando el agua para acumularse en los extremos
superiores de los cilindros laterales. Además, es posible la
obtención de depósitos metálicos sobre electrodos de platino o sobre
otros materiales electródicos en el cátodo, a partir de sus
correspondientes iones metálicos en disolución.
Sin embargo, con frecuencia no es fácil observar
visualmente el proceso de deposición sobre los electrodos. Además,
tampoco es posible fijar un valor de referencia en las tensiones de
los electrodos, ya que si se trabaja con dos electrodos se realiza
la operación a diferencia de potencial o a intensidad de corriente
constante entre ambos electrodos.
La presente invención describe una celda
electroquímica que permite fijar una referencia de la tensión de los
electrodos laterales gracias a la adición de un tercer electrodo de
referencia. Además, los electrodos laterales pueden disponerse en
dirección vertical, o bien, en una disposición en dirección
horizontal que permite que, a través de unas pequeñas ventanas de
visualización, se pueda observar los procesos que se produzcan en su
superficie.
Por lo tanto, la presente invención describe una
celda electroquímica de generación de gases para el análisis de
procesos electroquímicos, que comprende:
- un primer cilindro vertical lateral en cuyo
extremo inferior hay un primer electrodo lateral;
- un segundo cilindro vertical lateral en cuyo
extremo inferior hay un segundo electrodo lateral; y
- un cilindro vertical central, cuyo extremo
inferior está unido a los extremos inferiores del primer cilindro
vertical lateral y del segundo cilindro vertical lateral, y donde el
cilindro vertical central además comprende un tercer electrodo de
referencia que proporciona una referencia de tensión a la celda
electroquímica.
Este tercer electrodo sirve para proporcionar
una referencia de tensión al conjunto, lo que permite controlar las
tensiones de los dos electrodos laterales durante un experimento o
fijar la intensidad o densidad de corriente que circula entre dichos
dos electrodos laterales. Esto tiene la ventaja que se pueden
realizar todas las operaciones electroquímicas de un
potenciostato-galvanostato con respecto al
electrodo de referencia, a diferencia de los sistemas
electroquímicos que trabajan con únicamente dos electrodos, en los
que sólo se puede aplicar, con una fuente de alimentación,
diferencia de potencial o corriente que circula entre los dos
electrodos.
Además, en una realización preferida de la
invención, se disponen camisas isotermas, al menos en uno de los
cilindros, y más preferiblemente en todos ellos. De este modo se
controla la temperatura de los cilindros, y se pueden realizar
experimentos en diferentes condiciones de temperatura.
Finalmente, una realización preferida más de la
invención comprende además juntas elásticas de unión en las
conexiones entre los extremos inferiores de los cilindros verticales
laterales con el cilindro vertical central. Estas juntas evitan la
rotura de las conexiones de unión entre los cilindros cuando se
mueve la celda electroquímica. Además, cada cilindro puede disponer
de una llave en su extremo inferior para el vaciado de los líquidos
que contienen.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características de la invención, de acuerdo con un ejemplo
preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como
parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde
con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo
siguiente:
Figura 1.- Muestra una vista de un voltámetro de
Hoffman de acuerdo con la técnica anterior.
Figura 2.- Muestra un esquema de una realización
particular de la celda electroquímica de la presente invención.
Figura 3.- Muestra un detalle del extremo
inferior de una celda electroquímica de acuerdo con la
invención.
Figura 4.- Muestra un detalle de un electrodo
lateral y de una ventana de visualización de una celda
electroquímica de acuerdo con la invención.
Se describe a continuación, haciendo referencia
a las figuras, un ejemplo de realización de una celda electroquímica
(1) de acuerdo con la invención.
En la Fig. 1 se muestra un voltámetro de Hoffman
(100) de acuerdo con la técnica anterior. El voltámetro de Hoffman
(100) un primer y un segundo cilindros laterales (102a, 102b) y un
cilindro central (103) unidos por su extremo inferior. En la base de
los dos cilindros laterales (102a, 102b) hay un par de electrodos
que constituyen un ánodo (104a) y un cátodo (104b). Un par de llaves
(105a, 105b) permiten evacuar el aire para llenar los cilindros
laterales (102a, 102b) cuando se introduce un líquido por el
cilindro central (103).
La Fig. 2 muestra una celda electroquímica (1)
de acuerdo con la presente invención. Se aprecian un cilindro
vertical central (3), un primer cilindro vertical lateral (2a) y un
segundo cilindro vertical lateral (2b), unidos entre sí por sus
extremos inferiores. En la base del primer cilindro vertical lateral
(2a) y del segundo cilindro vertical lateral (2b) hay un primer y un
segundo electrodos laterales (4a, 4b), que constituyen el ánodo y el
cátodo de la celda electroquímica (1) durante los experimentos. Sin
embargo, a diferencia del voltámetro de Hoffmann (100) de la técnica
anterior, en este caso hay también un tercer electrodo de referencia
(4c) dispuesto en el extremo inferior del cilindro vertical central
(3). En este ejemplo, los tres cilindros verticales (2a, 2b, 3)
tienen sendas llaves (5a, 5b, 5c) en sus extremos superiores, para
permitir la evacuación del aire o de los gases durante los
experimentos, en el caso de los cilindros verticales laterales (2a,
2b), o para permitir la entrada de fluido, en el caso del cilindro
vertical central (3). Tres llaves inferiores (8a, 8b, 8c) permiten
el vaciado del líquido de su interior. Además, dos conexiones
flexibles (9a, 9b) impiden la rotura de la celda electroquímica (1)
cuando se mueve.
La Fig. 3 muestra un detalle de una celda
electroquímica (1) de acuerdo con la invención donde se puede
observar la disposición del primer y segundo electrodos verticales
laterales (4a, 4b) y del primer y segundo cilindros verticales
laterales (2a, 2b), así como la del tercer electrodo de referencia
(4c). En este ejemplo concreto, los electrodos laterales (4a, 4b) se
disponen en dirección vertical.
La Fig. 4 muestra un electrodo lateral (4a)
dispuesto en dirección horizontal. Los electrodos laterales (4a, 4b)
de la celda electroquímica (1) de la invención se introducen en los
extremos inferiores de los cilindros verticales laterales (2a, 2b)
en dirección horizontal. Esta disposición facilita la observación de
los procesos que se producen en la superficie de dichos electrodos
laterales (4a, 4b), en particular a través de unas ventanas de
visualización (7a, 7b) horizontales que preferiblemente hay en el
extremo inferior de cada cilindro vertical lateral (2a, 2b). Además,
la disposición horizontal de las ventanas de visualización (7a, 7b)
permite emplear un microscopio y/o un dispositivo de adquisición de
imágenes que permitan analizar con mayor detalle los procesos
químicos o electroquímicos que se producen durante un
experimento.
Además, la celda electroquímica (1) de la
invención puede comprender sendas camisas isotermas (6a, 6b, 6c)
alrededor de los cilindros vertical central (3) y de los cilindros
verticales laterales (2a, 2b), lo cual permite realizar experimentos
a temperatura constante. La Fig. 4 muestra un detalle del extremo
inferior del cilindro vertical lateral (2a) izquierdo donde se
aprecia cómo la camisa isoterma (6a) está dispuesta a su alrededor.
Además, se observa en esta figura con mayor detalle la conexión
flexible (9a) que une dicho cilindro vertical lateral (2a) izquierdo
con el cilindro vertical central (3).
Claims (7)
1. Celda electroquímica (1) de generación de
gases para el análisis de procesos electroquímicos, que comprende un
primer cilindro vertical lateral (2a) en cuyo extremo inferior hay
un primer electrodo lateral (4a), un segundo cilindro vertical
lateral (2b) en cuyo extremo inferior hay un segundo electrodo
lateral (4b), y un cilindro vertical central (3), donde el extremo
inferior del cilindro vertical central (3) está unido a los extremos
inferiores del primer cilindro vertical lateral (2a) y del segundo
cilindro vertical lateral (2b), estando la celda electroquímica (1)
caracterizada porque el cilindro vertical central (3) además
comprende un tercer electrodo de referencia (4c) que proporciona una
referencia de tensión a la celda electroquímica (1).
2. Celda electroquímica (1) de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque al menos uno de entre
el primer cilindro vertical lateral (2a), el segundo cilindro
vertical lateral (2b) y el cilindro vertical central (3) comprende
camisa isoterma (6a, 6b, 6c).
3. Celda electroquímica (1) de acuerdo con la
reivindicación 2, caracterizado porque el primer cilindro
vertical lateral (2a), el segundo cilindro vertical lateral (2b) y
el cilindro vertical central (3) comprenden camisas isotermas (6a,
6b, 6c).
4. Celda electroquímica (1) de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque los electrodos laterales (4a, 4b) están dispuestos en
dirección horizontal.
5. Celda electroquímica (1) de acuerdo con la
reivindicación 4, caracterizado porque los cilindros
laterales (2a, 2b) comprenden sendas ventanas de visualización (7a,
7b) horizontales en los extremos inferiores de los cilindros
verticales laterales (2a, 2b) junto a cada electrodo lateral (4a,
4b).
6. Celda electroquímica (1) de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque además comprende sendas juntas elásticas (9a, 9b) de unión en
las conexiones entre los extremos inferiores de los cilindros
verticales laterales (2a, 2b) con el cilindro vertical central
(3).
7. Celda electroquímica (1) de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque los cilindros verticales (2a, 2b, 3) comprenden además sendas
llaves inferiores (8a, 8b, 8c) para el vaciado de los líquidos que
contienen.
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-
2008
- 2008-11-21 ES ES200803389A patent/ES2353706B1/es active Active
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|---|
| (LAGOS G E; BONANOS N; STEELE B01/11/1983, XP026516382 páginas 1 - 4; C H, * |
Also Published As
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| ES2353706B1 (es) | 2012-01-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG2A | Definitive protection |
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