CN103995032A - 一种用弹簧片作引线光电化学电解池结构 - Google Patents

Abstract

本发明具体涉及一种用弹簧片作为光电极引线的光电化学电解池结构。包括螺杆(1)、支架(2)、光电极(3)、O型导电密封圈(4)、接口(6)、底座(7)、石英窗口(8)及法兰(9)，所述螺杆(1)固定在支架(2)上，支架(2)用螺丝固定在电解池的底座(7)上，悬挂在底座上的螺杆(1)抵住光电极(3)的背面压紧O型导电密封圈(4)；其特征在于：还包括一弹簧片(5)，所述光电极(3)与弹簧片(5)和O型导电密封圈(4)接触，弹簧片(5)作引线与光电化学仪相连。本发明的有益效果在于：本发明的光电化学电解池结构用弹簧片作引线将片状的光电极与光电化学仪相连，O型导电密封圈既能保证光电极与光电化学仪的有效的连接，又能控制光电极与电解液接触的面积。

Description

一种用弹簧片作引线光电化学电解池结构

 

技术领域

本发明涉及物理化学和材料科学研究中的光电化学技术领域，具体涉及一种用弹簧片作为光电极引线的光电化学电解池结构。

 

背景技术

目前，以光电转换为基础的光电化学电解池在能源转化材料研究中具有广泛的应用，常用导电硅片或导电玻璃作为基底固定光电功能材料。现有的商业化光电化学电解池的光电极存在各种各样的问题，如图1所示，光电极直接插入电解液中，常用胶带掩模控制电极面积，实际操作时很难控制面积的大小，很难比较实验的结果；此外，电极的连线需要用导电银胶固定，银胶的固化需要很长的时间，导电银胶会增加电极的接触电位，对电位的测量有一定的影响。还有，现有的光电极用法兰密封固定的，光电极的装配过程较为繁琐，实际操作的要求迫切需要对现有的光电化学池的结构进行重新设计。

 

发明内容

本发明的目的在于提供一种光电极接触良好、面积可控和拆卸方便的光电化学电解池制作方法。

本发明的技术解决方案是：

一种用弹簧片作引线的光电化学电解池结构，包括螺杆(1)、支架(2)、光电极(3)、O型导电密封圈(4)、接口(6)、底座(7)、石英窗口(8)及法兰(9)，所述螺杆(1)固定在支架(2)上，支架(2)用螺丝固定在电解池的底座(7)上，悬挂在底座上的螺杆(1)抵住光电极(3)的背面压紧O型导电密封圈(4)；

其特征在于：

还包括一弹簧片(5)，所述光电极(3)与弹簧片(5)和O型导电密封圈(4)接触，弹簧片(5)作引线与光电化学仪相连。结构如图3所示。

进一步的，所述弹簧片(5)一端呈S型，螺杆压紧光电极后，弹簧片(5)与O型导电密封圈(4)和光电极(3)都能很好的导通。

进一步的，所述光电极(3)与电解液的接触面积由O型导电密封圈(4)的大小决定，光电极的面积可控。

进一步的，所述O型导电密封圈(4)为导电的硅橡胶密封圈。

一种单室光电化学电解池，其特征在于，包括权利要求1所述的电解池结构，所述接口(6)中插入对电极(10)和参比电极(11)。

一种双室光电化学电解池，其特征在于，包括权利要求1所述的电解池结构，所述接口(6)中插入盐桥，在另一个电解池中放置对电极(10)和参比电极(11)。

本发明的有益效果在于：

(1) 本发明的光电化学电解池结构用弹簧片作引线将片状的光电极与光电化学仪相连，O型导电密封圈既能保证光电极与光电化学仪的有效的连接，又能控制光电极与电解液接触的面积。

(2) 光电极由螺杆锁紧固定，避免了传统的用法兰固定的连接，很容易装配光电极。

(3) 本发明结构可以作为单室光电化学电解池，也可以在接口中插入盐桥组装成双室光电化学电解池。

 

附图说明

图1现有商品化光电化学池中光电极固定的示意图。

图2本发明中光电化学池的结构图。

图3 弹簧片与O型导电密封圈和光电极的接触示意图。

图4用本设计的光电化学池组装的单室光电化学电解池的结构图。

图5用本设计的光电化学池组装的双室光电化学电解池的结构图。

其中，螺杆(1)、支架(2)、光电极(3)、O型导电密封圈(4)、弹簧片(5)、接口(6)、底座(7)、石英窗口(8)，法兰(9)、对电极(10)，参比电极(11)，光电化学测试仪(12)，盐桥(13)。

 

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。

实施例1  单室光电化学电解池的结构

光电化学电解池的结构如图2所示。包括以下几个部分：

① 光电极与光电化学池连接部分，在螺杆1锁紧后，光电极3被压在O型导电密封圈4和弹簧片5上，使光电极3和弹簧片5导通，通过光电化学仪12上工作电极引线的鳄鱼夹夹持住弹簧片5，实现了光电极3和光电化学仪12的连接，弹簧片5由自攻螺钉固定在与密封圈4固定槽相连的槽内；

② 池体部分：由聚四氟乙烯加工而成，一端与光电极3相连，另一端与石英片8相连，中间设置接口6，可以固定对电极10和参比电极11，可以通入气体；

③ 螺杆固定部分：在支架2上焊接一个与螺杆1相匹配的螺母，螺杆1就固定在支架2上，螺杆前进时可以抵住光电极3和O型导电密封圈4接触，实现光电解池底座7与光电极3的密封；支架2由螺丝固定在电解池的底座7上。螺杆和支架由不锈钢制成。

④ 光学系统：入射光照射到石英片窗口8上，光透过石英窗口8和光电极3之间的溶液后照射到光电极3上。

⑤ 用本设计的光电化学池组装的单室光电化学电解池的结构如图4所示，以铂片电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极。对电极和参比电极插入到电解池的接口中组装成单室光电化学电解池。

以组装的单室光电化学电解池用于研究光解水产生氢气过程为例，光电极由导电玻璃修饰n型半导体TiO₂复合纳米材料而成，电解质溶液为1M NaOH溶液，光电极作为阳极，对电极作为阴极，光电极在光的照射下产生光生电子，电子通过电极引线流到对电极上，使得电极附近的质子还原成氢气。反应的过程为

在光电极上    TiO₂ +2hυ→2e^- +2P⁺         (1)

              2P⁺+ H₂O → 1/2 O₂ +2H⁺      (2) 

在铂电极上    2e +2H⁺ → H₂              (3)

总反应为：    H₂O +2hυ→1/2 O₂ 2e^- + H₂    (4)

实施例2  双室光电化学电解池的结构

电解池的光电极的固定方式和实施例1相同，不同的是在接口中插入盐桥13，在另一个电解池中放置对电极10和参比电极11，构成双室光电化学电解池，结构如图5所示。

本发明中的阳极和阴极系统均为现有的技术，对于本领域的研究人员来说对于阳极系统和阴极系统的设计是显而易见的，例如电解液的选择等等，通过对前文的阅读，对各种实施方式的改变是本领域研究人员所显而易见的，申请人的意图是保护光电极引线的方式和光电极的固定方式，所有关电解池的变化都落在了本发明专利要求保护的范围内。

本文中使用的术语仅为对具体的实施例加以说明，其并非意在对本发明进行限制。除非另有定义，本文中使用的所有术语均与本发明所属领域的一般技术人员的理解相同。

Claims (6)

1.一种用弹簧片作引线光电化学电解池结构，包括螺杆(1)、支架(2)、光电极(3)、O型导电密封圈(4)、接口(6)、底座(7)、石英窗口(8)及法兰(9)，所述螺杆(1)固定在支架(2)上，支架(2)用螺丝固定在电解池的底座(7)上，悬挂在底座上的螺杆(1)抵住光电极(3)的背面压紧O型导电密封圈(4)；

其特征在于：

还包括一弹簧片(5)，所述光电极(3)与弹簧片(5)和O型导电密封圈(4)接触，弹簧片(5)作引线与光电化学仪相连。

2.根据权利要求1所述的电解池结构，其特征在于：

所述弹簧片(5)一端呈S型，螺杆压紧光电极后，弹簧片(5)与O型导电密封圈(4)和光电极(3)都能很好的导通。

3.根据权利要求1所述的电解池结构，其特征在于：所述光电极(3)与电解液的接触面积由O型导电密封圈(4)的大小决定，光电极的面积可控。

4.根据权利要求2或3所述的电解池结构，其特征在于：所述O型导电密封圈(4)为导电的硅橡胶密封圈。

5.一种单室光电化学电解池，其特征在于，包括权利要求1所述的电解池结构，所述接口(6)中插入对电极(10)和参比电极(11)。

6.一种双室光电化学电解池，其特征在于，包括权利要求1所述的电解池结构，所述接口(6)中插入盐桥(13)，在另一个电解池中放置对电极(10)和参比电极(11)。