Celda electroquímica de flujo para electrodos.

Celda electroquímica de flujo para electrodos.

Tiene un primer elemento y un segundo elemento que

, acoplados, forman una cavidad de análisis hermética, donde la celda tiene además: una base, medios de conexión que conectan el segundo elemento a la base, donde los medios de conexión permiten al primer elemento deslizarse entre el segundo elemento y la base, y una cuña que puede insertarse entre la base y el primer elemento, donde al menos parte de la superficie del primer elemento, o parte de la superficie de la base, tiene un ángulo de inclinación correspondiente al de la cuña tal que, cuando se inserta la cuña, el primer elemento se comprime contra el segundo elemento para conseguir un acoplamiento hermético. La invención es útil para cambiar los electrodos de modo simple, rápido y fiable, sin necesidad de herramientas.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201430633.

Solicitante: UNIVERSITAT DE BARCELONA.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: CAVANILLAS LÓPEZ,Santiago, DAGO BUSQUETS,Angela, SERRANO PLANA,Nuria, ARIÑO BLASCO,María Cristina, DÍAZ CRUZ,José Manuel, ESTEBAN CORTADA,Miguel, BERMÚDEZ JIMÉNEZ,Rafael.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION... > Investigación o análisis de materiales mediante... > G01N27/416 (Sistemas (G01N 27/27 tiene prioridad))
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION... > Investigación o análisis de materiales mediante... > G01N27/28 (Componentes de células electrolíticas.)
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Celda electroquímica de flujo para electrodos.

Fragmento de la descripción:

Celda electroquímica de flujo para electrodos

La presente invención se refiere al campo de las celdas electroquímicas de flujo. 5

ESTADO DE LA TÉCNICA

En los últimos años, la calidad y el precio de los electrodos comerciales, especialmente de los electrodos intercambiables, han mejorado notablemente. Como consecuencia, su uso se 10 está haciendo cada vez más común en una gran variedad de aplicaciones, como la detección electroquímica en sistemas de flujo, p.ej. cromatografía líquida y análisis por inyección en flujo. Por tanto existía una necesidad de nuevas celdas electroquímicas de flujo adecuadas para electrodos intercambiables que se satisfizo básicamente adaptando el diseño clásico de celdas de flujo, concebido para electrodos convencionales, a las 15 características especiales de los electrodos intercambiables, especialmente para electrodos serigrafiados (screen printed) .

Las celdas electroquímicas de flujo para electrodos intercambiables están formadas por un soporte para el electrodo y una tapa que se cierra contra el electrodo creando una cavidad 20 para el análisis que aloja al menos parte del electrodo y donde se inyecta el fluido a analizar. En este contexto, los medios de cierre utilizados para fijar el soporte a la tapa tienen un efecto limitante en la utilización de la celda de flujo. Por una parte, la operación de apertura y cierre puede ser lenta, mientras que por otra parte, la fiabilidad de los medios de cierre impone un límite superior a la presión permitida en el interior de la celda de flujo. 25

Actualmente, existen básicamente dos tipos conocidos de medios de cierre. Los medios de cierre pueden consistir simplemente en uno o más tornillos pasando a través del soporte y de la tapa. Aunque estos medios de cierre son ciertamente fiables en cuanto a las presiones alcanzadas en el interior de la celda, las operaciones de apertura y cierre se hacen muy 30 lentas y requieren el uso de al menos un destornillador. Un ejemplo de este tipo de celda de flujo se encuentra en el documento US 5, 399, 256.

En un segundo tipo conocido, los medios de cierre comprenden el soporte y la tapa unidos mediante una bisagra. Se pueden utilizar tornillos para asegurar la tapa cuando está en 35 posición cerrada. Sin embargo, aparecen los mismos inconvenientes antes mencionados del tiempo requerido para cambiar los electrodos y la necesidad de utilizar una herramienta. También se conoce el uso de imanes. En este caso, las presiones en el interior de la celda de flujo son limitadas. Hay que hacer notar que si se excede el límite de presión de la celda de flujo se pueden producir fugas o incluso la apertura espontánea de la celda. Un ejemplo 40 de esta tipo de celda de flujo es un producto comercial manufacturado por DropSens, concretamente los modelos: FLWCL, FLWCL-TEF, and FLWCL-PEEK.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

Los inventores se han dado cuenta de que todavía existe una necesidad de nuevas celdas de flujo con un sistema de cierre mejorado que no sea lento, que no requiera el uso de herramientas, y que sea capaz de resistir altas presiones en el interior de la celda.

Los inventores proporcionan una nueva celda de flujo que soluciona algunos de los 50 inconvenientes antes mencionados, utilizando medios de cierre basados en el uso de una cuña. Esta celda de flujo se cierra empujando la cuña por el interior de una cavidad especialmente diseñada para este fin, y se abre empujando la cuña en la dirección opuesta. La celda de flujo resultante se puede abrir y cerrar rápidamente sin que requiera el uso de ninguna herramienta y soporta presiones muy altas en el interior de la cavidad de análisis

Además, la presente invención cubre dos realizaciones principales. En una realización, la cuña ejerce una fuerza hacia arriba contra la superficie inferior del soporte inferior que a su vez forma la cavidad de análisis al ser comprimido contra una tapa superior situada encima. 5 En una segunda realización, la cuña ejerce una fuerza hacia abajo sobre la superficie superior de una tapa superior que similarmente a su vez forma la cavidad de análisis al ser comprimida contra el soporte inferior. Para que la invención cubra ambas realizaciones, los términos "primer elemento" y "segundo elemento" se utilizan para hacer referencia a la tapa superior y al soporte inferior, aunque no necesariamente en este orden. 10

La celda electroquímica de flujo para electrodos, preferiblemente electrodos intercambiables, de la presente invención comprende un primer elemento y un segundo elemento que, cuando se acoplan, forman una cavidad de análisis cerrada herméticamente. Sin embargo, en vez de los medios de cierre conocidos de bisagra o tornillo, con objeto de conseguir un 15 acoplamiento hermético entre el primer elemento y el segundo elemento, la celda de la invención comprende:

a) Una base que proporciona una superficie para empotrar la cuña cuando ésta se inserta. Como se menciona anteriormente, la base puede situarse sobre la cuña (y por tanto también 20 sobre el primer elemento y el segundo elemento) o debajo de la cuña (y por tanto también debajo del primer elemento y del segundo elemento) .

b) Medios de cierre que conectan el segundo elemento a la base, y que permiten al primer elemento deslizarse entre el segundo elemento y la base. Los medios de cierre pueden 25 comprender, por ejemplo, guías fijadas al segundo elemento y a la base a lo largo de los cuales pueda deslizarse el primer elemento. En una realización preferida de la invención, los medios de cierre adoptan la forma de columnas huecas que pasan a través del primer elemento.

c) Una cuña que puede insertarse entre la base y el primer elemento. La cuña es una pieza que presenta una superficie inclinada que ni es paralela ni perpendicular a sus otras superficies. Normalmente, la cuña es esencialmente un paralelepípedo con una de sus superficies ligeramente inclinada con respecto a la superficie opuesta.

Adicionalmente, al menos parte de la superficie del primer elemento que se encuentra enfrente a la cuña, o parte de la superficie de la base que se encuentra enfrente al elemento de cuña, tiene un ángulo de inclinación correspondiente al de la cuña. Es decir, el ángulo de inclinación de la superficie inclinada del elemento de cuña es similar al de la superficie inclinada del primer elemento o de la base de forma que este primer elemento o la base y el 40 elemento de cuña son complementarios en el sentido de que ajustan entre sí.

En una celda de flujo con esta configuración, cuando se inserta la cuña entre la base y el primer elemento, el primer elemento se comprime firmemente contra el segundo elemento para conseguir un acoplamiento hermético. 45

Esta nueva celda electroquímica de flujo puede soportar presiones muy altas, de hasta 1.000 bars, puesto que, cuando se cierra mediante la inserción de la cuña, toda la celda se convierte en un montaje sólido unido mediante las columnas, las cuales pueden conectarse con tornillos al segundo elemento y a la base. Además, esta celda de flujo se abre y se 50 cierra muy rápidamente sin ayuda de ninguna herramienta. El usuario sólo necesita empujar o estirar manualmente la cuña.

El ángulo de inclinación de la cuña y la superficie superior de la base o la superficie inferior del primer elemento se selecciona teniendo en cuenta dos aspectos. Por una parte, el ángulo de inclinación debe ser suficientemente pequeño para impedir que el elemento de cuña se deslice fuera del montaje como consecuencia de las fuerzas generadas por la alta presión en el interior de la celda de flujo cuando ésta se utiliza. Por otra parte, el ángulo de inclinación debe ser suficientemente grande para conseguir una separación completa entre 5...

 


Reivindicaciones:

1. Una celda (1) electroquímica de flujo para electrodos, que comprende un primer elemento (2) y un segundo elemento (3) que, cuando ambos se acoplan, forman una cavidad de análisis hermética; la celda (1) además comprende:

a) una base (4) ; 5

b) medios de conexión (5) que conectan el segundo elemento (3) a la base (4) , de manera que los medios de conexión permiten al primer elemento (2) deslizarse entre el segundo elemento (3) y la base (4) ; y c) una cuña (6) que puede insertarse entre la base (4) y el primer elemento (2) ;

donde al menos parte de la superficie del primer elemento (2) situada enfrente de la cuña 10 (6) , o parte de la superficie de la base (4) situada enfrente de la cuña (6) , tiene un ángulo de inclinación correspondiente al de la cuña (6) tal que, cuando se inserta la cuña (6) entre la base (4) y el primer elemento (2) , el primer elemento (2) se comprime contra el segundo elemento (3) para conseguir un acoplamiento hermético.

2. La celda según la reivindicación 1, donde el ángulo de inclinación de la cuña (6) y de la parte correspondiente de la superficie del primer elemento (2) situada enfrente de la cuña (6) , o de la parte de la superficie de la base (4) situada enfrente del elemento de cuña (6) , está entre 2º y 6º.

3. La celda según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la superficie de la cuña (6) y la parte de la superficie del primer elemento (2) situada enfrente de la cuña (6) , o la parte de la superficie de la base (4) situada enfrente de la cuña (6) , tienen un coeficiente de rozamiento entre 0.03 y 0.6.

4. La celda según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además una placa rigidizadora (12) situada entre el primer elemento (2) y la cuña (6) .

5. La celda según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde los medios de conexión (5) comprenden columnas huecas que atraviesan el primer elemento (2) . 30

6. La celda según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el segundo elemento (3) es una tapa superior y el primer elemento (2) es un soporte inferior.

7. La celda según la reivindicación 6, donde la tapa superior (3) comprende un conducto de 35 entrada (9) a la cavidad de análisis y un conducto de salida (10) de la cavidad de análisis, conductos que forman un ángulo entre 0º y 90º con respecto a la superficie superior del soporte inferior (2) .

8. La celda según cualquiera de las reivindicaciones 6-7, donde la superficie inferior de la 40 tapa superior (3) comprende una ranura cerrada (7) para alojar una junta tórica (8) que delimita la cavidad de análisis.

9. La celda según la reivindicación 8, donde la ranura cerrada (7) es elíptica.

10. La celda según cualquiera de las reivindicaciones 6-9, donde la superficie superior del soporte inferior (2) comprende un rebaje (11) para alojar un electrodo en la cavidad de análisis.

11. La celda según cualquiera de las reivindicaciones 6-10, donde el soporte inferior (2) está 50 hecho, o bien de politetrafluoroetileno, o bien de polieteretercetona.

12. La celda según cualquiera de las reivindicaciones 6-11, donde la tapa superior (3) está hecha, o bien de politetrafluoroetileno, o bien de polieteretercetona.

13. La celda según cualquiera de las reivindicaciones 6-12, donde la base (4) está hecha, o bien de politetrafluoroetileno, o bien de polieteretercetona.

14. La celda según cualquiera de las reivindicaciones 6-13, donde el elemento de cuña (6) está hecho, o bien de politetrafluoroetileno, o bien de polieteretercetona.

15. La celda según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde los electrodos son electrodos intercambiables. 10