CN103529098B - 适用于平板电极的恒温电化学工作池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种适用于平板电极的恒温电化学工作池，包括位于基座上的恒温水槽，所述恒温水槽内设有并排且底部相通的第一电极室和第二电极室，所述第一电极室顶部开口，底部封闭，所述第二电极室顶部开口，底部穿过所述基座也设有开口。该电化学工作池还具有控温液体的进口与出口。本发明的优点是：这种工作池的结构设计合理，在使用平板电极作为工作电极进行电化学反应时，可以有效地避免导线与电极间的开路以及电解液渗入包覆绝缘体等现象，操作简单方便，且可以准确控制反应过程中的电解质溶液温度。

Description

适用于平板电极的恒温电化学工作池
技术领域
本发明涉及电化学领域，具体是一种能够准确控制反应温度的电化学工作池，适用于以平板电极为工作电极的电化学反应。
背景技术
电化学是一门研究两类导体接触界面上所发生电荷转移及化学变化现象的科学，属于化学学科的分支之一。电化学反应的基础单元主要由各类电极、电化学工作池和电解质溶液这三部分组成，其中，电化学工作池是容纳各类电极和电解质溶液并提供化学反应空间的关键装置。
目前，市场上的电化学工作池种类很多，但很少有专门为平板电极设计的。所谓平板电极，指的是一类薄片状结构的导体，其形状主要以矩形和圆形为主。在电化学反应中，经常会用到这类导体来作为整个体系的工作电极，一般的做法是每次都需要用导线引出，然后将不需要的导电区域用绝缘材料涂覆或密封，再将整个平板电极浸入到电解质溶液中。这种方式步骤复杂、效率低、重复性差、人为干扰因素较多，往往会出现导线与电极间开路或虚焊、电解液渗入包覆绝缘体中等现象，且不容易精确计算工作电极表面的反应面积。
另外，温度控制也是电化学反应中的一个重要环节，有很多反应都需要在一定温度下才能正常进行。如果要在电化学反应中控制温度，比较常见的做法就是将整个电化学工作池浸泡入恒温控制的水浴中，使工作池内电解质溶液温度达到并稳定在设定值后再进行反应。但这一方法的温度控制效率不高、准确性和稳定性较差。
发明内容
针对现有电化学工作池功能方面的不足，本发明采用聚四氟乙烯为制作材料，开发设计了一种一体式结构的恒温电化学工作池，适用于以平板电极为工作电极的电化学反应。
按照本发明提供的技术方案，所述适用于平板电极的恒温电化学工作池，包括位于基座上的恒温水槽，所述恒温水槽内设有并排且底部相通的第一电极室和第二电极室，所述第一电极室顶部开口，底部封闭，所述第二电极室顶部开口，底部穿过所述基座也设有开口。
进一步的，所述恒温水槽侧壁设有控温液体的进口与出口；或者在所述恒温水槽侧壁设有控温液体的进口，控温液体的出口设置于基座上，与恒温水槽连通。
进一步的，所述第一电极室和第二电极室之间通过毛细孔相通。
进一步的，所述第一电极室和第二电极室内部均为圆柱体腔室。
进一步的，所述第二电极室底部在基座上的开口为圆形。
进一步的，所述第一电极室和第二电极室的侧壁与恒温水槽的侧壁不接触，之间填充控温液体。
进一步的，所述第一电极室和第二电极室底部均与基座相连。
本发明的优点是：这种工作池的结构设计合理，在使用平板电极作为工作电极进行电化学反应时，可以有效地避免导线与电极间的开路以及电解液渗入包覆绝缘体等现象，操作简单方便，且可以准确控制反应过程中的电解质溶液温度。
附图说明
图1是本发明的剖视图。
图2是本发明的俯视图。
图3是本发明的仰视图。
图4是本发明放置电极后的工作示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明实施例由聚四氟乙烯材料制成，为一体式结构，包括：位于中间位置的第一电极室1和第二电极室2、外围恒温水槽3及基座6。
如图1～3所示，恒温水槽3位于基座6上，所述恒温水槽3内设有并排且底部相通的第一电极室1和第二电极室2，图示第一电极室1和第二电极室2内部均为圆柱体腔室。所述第一电极室1顶部开口，底部封闭，专门用作放置参比电极11，参比电极11由第一电极室1的顶部开口放入电解质溶液中。所述第二电极室2顶部开口，底部穿过所述基座6也设有开口，为辅助电极12和工作电极9的腔室。图示中第二电极室2底部在基座6上的开口为圆形。辅助电极12从第二电极室2的上方浸入电解质溶液中，工作电极（平板电极）9则通过与圆形开口直径一致的密封圈10紧贴在第二电极室2下方的圆形开口处形成密封状态，无需额外绝缘体包覆，如图4所示。
如图1所示，第一电极室1和第二电极室2之间通过一个位于底部的圆柱形毛细孔8相连。
外围恒温水槽3配有用于控温液体循环的进口4与出口5，以便保证工作时水槽内液体温度的恒定。所述进口4设于恒温水槽3侧壁，出口5可以设于恒温水槽3侧壁，也可以设于基座6上，与恒温水槽3连通。
整个装置上方为开口设计，便于电解液的导入和导出；装置基座6底部有一圆形开口7，为第二电极室2的下方开口，如图3所示。
可以看到，本发明具有以下特点：
1、使用聚四氟乙烯做为电化学工作池的制作材料，具有良好的耐腐蚀性、绝缘性、耐高低温性、表面不粘性、耐大气老化性、耐高低温性、抗破坏性等优点，比传统的玻璃电化学池更易清洗且不容易碎裂。
2、两个电极室之间通过位于底部的圆柱形毛细孔8相连，可以保证整个电化学工作池内部电场的有效均匀分布。
3、该结构设计能够很好地维持工作池中电解液在一定的温度范围内，实际温度与设定温度比较相对误差小于1%。
4、每个电极在电化学工作池中都独立分开放置，可以有效避免工作过程中电极之间的接触而造成短路的现象。
5、由于工作电极的放置方式是将其通过密封圈紧贴在第二电极室2下方的圆形开口处，无需额外的绝缘体包覆，且该圆形开口的面积固定，所以该装置可以保证工作电极与电解质溶液接触的反应面积为一恒定值，可以精确地进行电化学理论计算。
6、与一般电化学工作池相比较，该装置自带外围恒温水槽3，加热和保持电极室中电解质溶液温度的效果理想，且带有循环液的进口4和出口5，使用操作简单，适合各类电化学研究。
本发明所提出的电化学工作池可以通过3D打印、数控机床和灌浇铸造等技术实现；制作使用的材料除了聚四氟乙烯以外，也可以使用玻璃、石英、陶瓷等。

Claims (6)

1.适用于平板电极的恒温电化学工作池，其特征是：包括位于基座（6）上的恒温水槽（3），所述恒温水槽（3）内设有并排且底部相通的第一电极室（1）和第二电极室（2），所述第一电极室（1）顶部开口，底部封闭；所述第二电极室（2）顶部开口，底部穿过所述基座（6）也设有开口；所述第一电极室（1）和第二电极室（2）底部均与基座（6）相连；所述第一电极室（1）和第二电极室（2）之间通过一个位于底部的圆柱形毛细孔（8）相通；工作电极紧贴在第二电极室（2）底部穿过所述基座（6）设有的所述开口处；第一电极室用作放置参比电极，第二电极室为辅助电极和作为工作电极的平板电极的腔室；所述恒温电化学工作池采用聚四氟乙烯为制作材料，是一种一体式结构。
2.如权利要求1所述的适用于平板电极的恒温电化学工作池，其特征是，所述恒温水槽（3）侧壁设有控温液体的进口（4）与出口（5）。
3.如权利要求1所述的适用于平板电极的恒温电化学工作池，其特征是，所述恒温水槽（3）侧壁设有控温液体的进口（4），控温液体的出口（5）设置于基座（6）上，与恒温水槽（3）连通。
4.如权利要求1所述的适用于平板电极的恒温电化学工作池，其特征是，所述第一电极室（1）和第二电极室（2）内部均为圆柱体腔室。
5.如权利要求1所述的适用于平板电极的恒温电化学工作池，其特征是，所述第二电极室（2）底部在基座（6）上的开口为圆形。
6.如权利要求1所述的适用于平板电极的恒温电化学工作池，其特征是，所述第一电极室（1）和第二电极室（2）的侧壁与恒温水槽（3）的侧壁不接触。
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