CN102590299B - 一种组合式电解池 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电解池，具体地说是一种同时用于电化学测试测量和材料表面形貌观察以及元素分析的组合式电解池，包括电解池盖、电解池体、电解池后座、电极试片、导电连接螺栓及导电连接螺母，其中电解池体的上下两端分别与电解池盖、电解池后座螺纹连接，所述电解池后座上设有导电连接螺栓，该导电连接螺栓的下端由电解池后座穿出、与所述导电连接螺母螺纹连接，导电连接螺栓的上端与电解池体之间设有电极试片，该电极试片与所述电解池体的下端密封连接。使用本发明进行电化学实验，不需要单独制作工作电极，并且在进行电化学实验后，可将电极试片取出进行表面形貌观察和元素分析，也可将挂片实验中的挂片作为电极进行电化学实验。

Description

一种组合式电解池

技术领域

本发明涉及电解池，具体地说是一种同时用于电化学测试测量和材料表面形貌观察以及元素分析的组合式电解池。

背景技术

一般在进行电化学测试测量过程中，目前所使用的是由玻璃烧制而成的一体式结构的电解池，和由上盖板、下盖板、腔体、密封垫圈以及固定螺栓、螺母组成的可分离式电解池，甚至有时利用广口瓶或烧杯等玻璃容器与橡胶塞配合使用来代替电解池。

无论是使用由玻璃烧制而成的一体式结构的电解池，或利用广口瓶或烧杯等玻璃容器与橡胶塞配合使用来代替电解池，在进行电化学测试测量过程中，均需要利用待测材料制作工作电极，工作电极制作步骤繁琐，并且制作的工作电极仅能进行电化学测试测量，若需要进行材料表面形貌观察和元素分析，在制作工作电极进行电化学测试测量实验的同时，还需要制作挂片，来单独进行材料表面形貌观察和元素分析实验，这样不仅增加实验工作量，而且最为突出的问题是易导致电化学测试测量结果与表面形貌观察和元素分析结果不完全一致。

虽然使用由上盖板、下盖板、腔体、密封垫圈以及固定螺栓、螺母组成的可分离式电解池在进行电化学测试测量时，不需要制作工作电极，并且在进行电化学测试测量后可将电极试片取出进行表面形貌观察和元素分析，但是由于电解池的固定螺栓、螺母与电解池的上盖板、下盖板以及腔体是分离的，在电解池使用过程中，首先利用四对固定螺栓、螺母通过上盖板、下盖板四角的四个圆孔将上盖板、下盖板、腔体、密封垫圈以及电极试片组装，组装过程较为繁琐；并且在组装过程中容易由上盖板、下盖板四角的固定螺栓、螺母拧紧程度不均一导致腔体、下盖板、密封垫圈和电极试片不完全吻合，从而造成密封垫圈未完全密封，使电解质溶液泄露。另外，一般情况下，所使用的电解池固定螺栓和固定螺母为铁质结构，在进行电化学测试测量过程中，容易由待测电解质溶液造成固定螺栓和固定螺母发生腐蚀性破坏。

发明内容

针对上述由玻璃烧制而成的一体式结构电解池、可分离式电解池以及利用利用广口瓶或烧杯等玻璃容器与橡胶塞配合使用来代替电解池分别存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种组合式电解池。该组合式电解池在进行电化学测试测量过程中，不需要制作工作电极，并且在进行电化学测试测量后，可将电极试片取出进行表面形貌观察和元素分析；另外，该组合式电解池避免了使用独立的铁质固定螺栓和螺母。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括电解池盖、电解池体、电解池后座、电极试片、导电连接螺栓及导电连接螺母，其中电解池体的上下两端分别与电解池盖、电解池后座螺纹连接，所述电解池后座上设有导电连接螺栓，该导电连接螺栓的下端由电解池后座穿出、与所述导电连接螺母螺纹连接，导电连接螺栓的上端与电解池体之间设有电极试片，该电极试片与所述电解池体的下端密封连接。

其中：所述电解池盖上开有多个供对电极及参比电极插入电解池体内的孔，电解池的下端内壁设有与所述电解池体的上端连接的内螺纹；所述电解池盖为圆柱体，其端面中间开有条形孔，所述参比电极由该条形孔插入电解池体内，参比电极在条形孔内往复移动；所述条形孔的四周分别开有第一、二、三、四圆孔，其中第一圆孔及第四圆孔对称设在所述条形孔两长边的外侧，供对电极插入电解池体内，所述第二圆孔及第三圆孔对称设在条形孔两短边的外侧，分别插设进气导管和出气导管；所述电解池体内设装有待测电解质溶液的空腔，在电解池体上下两端的外表面上分别设有与电解池盖及电解池后座连接的外螺纹；所述电解池体的下端面设有第一凹槽，该第一凹槽内容置有与所述电极试片上表面密封连接的O型密封圈；所述电解池体为中空圆柱体，其下端面上的第一凹槽为圆环形，所述O型密封圈的形状与该第一凹槽相对应；所述O型密封圈轴向的厚度为第一凹槽深度的两倍，该O型密封圈的上半部容置在所述第一凹槽内，下半部露在第一凹槽外，且最下端与所述电极试片的上表面密封连接；所述O型密封圈内的电极试片的面积为工作面积；所述电解池后座的上下两端分别设有第二凹槽及第三凹槽，该第二凹槽及第三凹槽通过凹槽底面上开设的第五圆孔连通，所述导电连接螺栓由第五圆孔穿出，通过导电连接螺母定位，并与外部测量仪器电连接；所述电极试片容置在第二凹槽内，放置在导电连接螺栓的上表面；所述电解池后座为圆柱体，第二凹槽及第三凹槽均为圆形槽，在第二凹槽的槽壁上设有与电解池体下端连接的内螺纹；所述第三凹槽的槽壁上开有方形槽，导电连接螺栓与外部测量仪器电连接的导线由该方形槽插入；所述导电连接螺栓的轴向截面为“T”型，“T”型的上下两端均为圆柱体，其中上端的圆柱体与电极试片接触，下端的圆柱体设有外螺纹，所述下端的圆柱体由电解池后座穿出，与导电连接螺母螺纹连接；所述导电连接螺母为中空的圆柱体，内部设有与导电连接螺栓下端连接的内螺纹，该导电连接螺栓通过导电连接螺母与电解池后座固定在一起；所述组合式电解池为轴对称结构，电解池盖、电解池体、第一凹槽、O型密封圈、电极试片、电解池后座、导电连接螺栓及导电连接螺母的中心线同轴。

本发明的优点与积极效果为：

1.利用本发明进行电化学测试测量时，不需要使用待测材料制作工作电极，而只需将待测材料加工成标准电极试片，在每次使用前进行表面处理后即可，并且在对电极试片进行电化学测试测量后，可将电极试片取出作为挂片进行表面形貌观察和元素分析。

2.本发明利用电解池体上、下两端的外螺纹与电解池盖下端以及电解池后座上端的内螺纹进行连接组装，避免使用独立的铁质电解池固定螺栓和固定螺母进行组装，组装过程简单，只需将电解池体与电解池盖和电解池后座分别拧紧即可，不存在待测电解质溶液对电解池结构部件腐蚀性破坏的问题。

附图说明

图1为本发明上下二等角轴测半剖结构示意图；

图2A为图1中电解池盖的上下二等角轴测剖视图；

图2B是图1中电解池体的上下二等角轴测半剖视图；

图2C是图1中密封O型圈的上下二等角轴测视图；

图2D是图1中电极试片的上下二等角轴测视图；

图2E是图1中导电连接螺栓的上下二等角轴测视图；

图2F是图1中导电连接螺母的上下二等角轴测视图；

图2G是图1中电解池后座的上下二等角轴测半剖视图；

其中：1为电解池盖，2为第一圆孔，3为条形孔，4为第二圆孔，5为第三圆孔，6为第四圆孔，7为电解池体，8为第一凹槽，9为O型密封圈，10为电极试片，11为电解池后座，12为第五圆孔，13为方形槽，14为导电连接螺栓，15为导电连接螺母。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1所示，本发明包括电解池盖1、电解池体7、O型密封圈9、电极试片10、电解池后座11、导电连接螺栓14及导电连接螺母15，其中电解池体7的上端与电解池盖1螺纹连接，电解池体7的下端与电解池后座11螺纹连接，所述电解池后座11上设有导电连接螺栓14，该导电连接螺栓14的下端由电解池后座11穿出、与所述导电连接螺母15螺纹连接，导电连接螺栓14的上端与电解池体7之间设有电极试片10，该电极试片10与所述电解池体7的下端密封连接。

如图2A所示，所述的电解池盖1为圆柱体，电解池盖1的端面上开有多个供对电极及参比电极插入电解池体7内的孔，电解池1的下端内壁设有与所述电解池体7的上端连接的内螺纹；电解池盖1的端面中间开有条形孔3，该条形孔3的中间为长方形，两端为半圆形，所述参比电极由该条形孔3插入电解池体7内，并且参比电极在条形孔3中可往复移动、进行位置调节，使在测试测量过程中，参比电极位置达到最佳；所述条形孔3的四周分别开有第一、二、三、四圆孔2、4、5、6，其中第一圆孔2及第四圆孔6对称设在所述条形孔3两长边的外侧，分别用来插入对电极，第二圆孔4及第三圆孔5对称设在条形孔3两短边的外侧，第二圆孔4用来插入进气导管，第三圆孔5用来插入出气导管，用于制造好氧或厌氧等测试环境。

如图2B、图2C所示，所述的电解池体7为中空圆柱体，内部空腔用来盛放待测电解质溶液，在电解池体7上下两端的外表面上分别设有外螺纹，电解池体7上端的外螺纹与电解池盖1下端的内螺纹匹配，用于与电解池盖1螺纹连接，电解池体7下端的外螺纹与电解池后座11上端的内螺纹匹配，用于与电解池后座11螺纹连接。电解池体7的下端面设有第一凹槽8，该第一凹槽8内容置有与所述电极试片10上表面密封连接的O型密封圈9；电解池体7下端面上的第一凹槽8为圆环形，O型密封圈9的形状与该第一凹槽8相对应，O型密封圈9轴向的厚度为第一凹槽8深度的两倍，该O型密封圈9的上半部容置在所述第一凹槽8内，下半部露在第一凹槽8外，且最下端与所述电极试片10的上表面密封连接，防止待测电解质溶液泄露至电解池后座11内，同时控制电极试片10具有所需的工作面积，即O型密封圈9内的电极试片10的面积为工作面积。

如图2D所示，所述的电极试片10为圆柱体，电极试片10的上端与O型密封圈9密封接触，下端与导电连接螺栓14接触。

如图2G所示，所述的电解池后座11为圆柱形，其上下两端分别设有第二凹槽及第三凹槽，两个凹槽共用一个槽底，在槽底的中间沿轴向开有第五圆孔12，第二凹槽及第三凹槽通过该第五圆孔12相连通；第二凹槽及第三凹槽均为圆形槽，在第二凹槽的槽壁上设有内螺纹，该内螺纹与电解池体7下端的外螺纹相匹配，用于与电解池体7连接。如图2E所示，所述的导电连接螺栓14的轴向截面为“T”型，“T”型的上下两端均为圆柱体，其中下端的圆柱体设有外螺纹，并插入第五圆孔12内并穿出，与导电连接螺母15螺纹连接，“T”型上端圆柱体的下表面与电解池后座11上的所述槽底接触，“T”型上端圆柱体的上表面与电极试片10接触。第三凹槽的槽壁上开有方形槽13，导电连接螺栓14通过导线与外部测量仪器电连接，该导线由所述方形槽13插入，导电连接螺栓14用于使电极试片10与外部测量仪器连接。

如图2F所示，所述的电解池导电连接螺母15为中空的圆柱体，内部设有内螺纹，导电连接螺母15的内螺纹与导电连接螺栓14下端的外螺纹相匹配，与导电连接螺栓14连接，用于将导电连接螺栓14与电极后座11固定在一起。

本发明为轴对称结构，电解池盖1、电解池体7、第一凹槽8、O型密封圈9、电极试片10、电解池后座11、导电连接螺栓14及导电连接螺母15的中心线同轴。

本发明的组装步骤如下：

(1)将导电连接螺栓14下端插入电解池后座11中间位置的第五圆孔12内并穿出，然后将导电连接螺母15在电解池后座11第三凹槽与导电连接螺栓14螺纹连接并拧紧，使电解池后座11、导电连接螺栓14和导电连接螺母15固定组合在一起；

(2)将工作表面处理后的电极试片10放入电解池后座11的第二凹槽内，并保证电极试片10的上下表面均为水平；

(3)将O型密封圈9放置在电解池体7下端面的第五凹槽8内，然后将电解池体7与电解池后座11通过螺纹连接拧紧；

(4)将对电极插入电解池盖1端面的第一圆孔2和第四圆孔6内，然后将参比电极插入到电解池盖1端面的条形孔3内；如有需要，将通气导管插入到电解池盖1端面的第二圆孔4内，将出气导管插入到电解池盖1端面的第三圆孔5内；

(5)在电解池体7空腔内加入待测电解质溶液，然后将电解池盖1与电解池体7螺纹连接拧紧；

(6)在电化学测试测量时，将外部测量仪器导线夹通过电解池后座11第三凹槽槽壁的方形槽13与导电连接螺栓14下端连接即可。

在首次组装电解池时，才需要执行步骤(1)，一旦电解池后座11、导电连接螺栓14和导电连接螺母15固定组合在一起，就无需拆分。在进行电化学测试测量后，若需要对试片表面进行形貌观察和元素分析，只需将电解池盖1与电解池体7分离倒出电解质溶液，然后再将电解池体7与电解池后座11分离取出电极试片10即可。

在本实施例中，不需要单独制作工作电极，即可对待测材料进行电化学测试测量，并且在电化学测试测量后，可将电极试片10取出作为挂片直接进行表面形貌观察和元素分析即可，无需进行单独的挂片实验。另外，也可将挂片实验中的挂片取出，进行电化学测试测量，如在海洋防污防腐涂料评价过程中，一般都需要进行实海挂片实验，同时还需要进行电化学实验，利用本发明对海洋防污防腐涂料进行评价，不需要设计单独的电化学实验，只需定期将海水中的挂片取出，按照上述步骤组装即可进行电化学实验，电化学实验完毕后，再将挂片取出放入海水中，继续进行实海挂片实验，简单方便。

本发明中的电解池盖1、电解池体7和电解池后座11的加工材料为有机玻璃材料，导电连接螺栓14及导电连接螺母15的加工材料为黄铜，O型密封圈9的加工材料为丁腈胶。

Claims (8)

1.一种组合式电解池，其特征在于：包括电解池盖（1）、电解池体（7）、电解池后座（11）、电极试片（10）、导电连接螺栓（14）及导电连接螺母（15），其中电解池体（7）的上下两端分别与电解池盖（1）、电解池后座（11）螺纹连接，所述电解池后座（11）上设有导电连接螺栓（14），该导电连接螺栓（14）的下端由电解池后座（11）穿出、与所述导电连接螺母（15）螺纹连接，导电连接螺栓（14）的上端与电解池体（7）之间设有电极试片（10），该电极试片（10）与所述电解池体（7）的下端密封连接；

所述电解池后座（11）的上下两端分别设有第二凹槽及第三凹槽，该第二凹槽及第三凹槽通过凹槽底面上开设的第五圆孔（12）连通，所述导电连接螺栓（14）由第五圆孔（12）穿出，通过导电连接螺母（15）定位，并与外部测量仪器电连接；所述电极试片（10）容置在第二凹槽内，放置在导电连接螺栓（14）的上表面；

所述电解池后座（11）为圆柱体，第二凹槽及第三凹槽均为圆形槽，在第二凹槽的槽壁上设有与电解池体（7）下端连接的内螺纹；所述第三凹槽的槽壁上开有方形槽（13），导电连接螺栓（14）与外部测量仪器电连接的导线由该方形槽（13）插入。

2.按权利要求1所述的组合式电解池，其特征在于：所述电解池盖（1）上开有多个供对电极及参比电极插入电解池体（7）内的孔，电解池盖（1）的下端内壁设有与所述电解池体（7）的上端连接的内螺纹。

3.按权利要求1或2所述的组合式电解池，其特征在于：所述电解池盖（1）为圆柱体，其端面中间开有条形孔（3），所述参比电极由该条形孔（3）插入电解池体（7）内，参比电极在条形孔（3）内往复移动；所述条形孔（3）的四周分别开有第一、二、三、四圆孔（2、4、5、6），其中第一圆孔（2）及第四圆孔（6）对称设在所述条形孔（3）两长边的外侧，供对电极插入电解池体（7）内，所述第二圆孔（4）及第三圆孔（5）对称设在条形孔（3）两短边的外侧，分别插设进气导管和出气导管。

4.按权利要求1所述的组合式电解池，其特征在于：所述电解池体（7）内设装有待测电解质溶液的空腔，在电解池体（7）上下两端的外表面上分别设有与电解池盖（1）及电解池后座（11）连接的外螺纹；所述电解池体（7）的下端面设有第一凹槽（8），该第一凹槽（8）内容置有与所述电极试片（10）上表面密封连接的O型密封圈（9）。

5.按权利要求4所述的组合式电解池，其特征在于：所述电解池体（7）为中空圆柱体，其下端面上的第一凹槽（8）为圆环形，所述O型密封圈（9）的形状与该第一凹槽（8）相对应；所述O型密封圈（9）轴向的厚度为第一凹槽（8）深度的两倍，该O型密封圈（9）的上半部容置在所述第一凹槽（8）内，下半部露在第一凹槽（8）外，且最下端与所述电极试片（10）的上表面密封连接；所述O型密封圈（9）内的电极试片（10）的面积为工作面积。

6.按权利要求1所述的组合式电解池，其特征在于：所述导电连接螺栓（14）的轴向截面为“T”型，“T”型的上下两端均为圆柱体，其中上端的圆柱体与电极试片（10）接触，下端的圆柱体设有外螺纹，所述下端的圆柱体由电解池后座（11）穿出，与导电连接螺母（15）螺纹连接。

7.按权利要求1所述的组合式电解池，其特征在于：所述导电连接螺母（15）为中空的圆柱体，内部设有与导电连接螺栓（14）下端连接的内螺纹，该导电连接螺栓（14）通过导电连接螺母（15）与电解池后座（11）固定在一起。

8.按权利要求5所述的组合式电解池，其特征在于：所述组合式电解池为轴对称结构，电解池盖（1）、电解池体（7）、第一凹槽（8）、O型密封圈（9）、电极试片（10）、电解池后座（11）、导电连接螺栓（14）及导电连接螺母（15）的中心线同轴。

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