CN105424773A - 一种用于土壤腐蚀电化学实验的电解池 - Google Patents

一种用于土壤腐蚀电化学实验的电解池 Download PDF

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赵君
卢西博
陈洪源
高志明
蓝卫
滕延平
刘文会
常景龙
姜有文
刘猛
叶莫西
张丰
赵晋云
王立峰
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    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components

Abstract

本发明公开了一种用于土壤腐蚀电化学实验的电解池，包括：电解池主体，在电解池主体内设置有土壤介质放置室，其中存放有土壤介质，在土壤介质放置室两侧分别设置有第一电极腔室和第二电极腔室；背插式锑参比电极，设置在第一电极腔室内；背插式工作电极，设置在第一电极腔室内；石墨辅助电极，设置在第二电极腔室内。本发明采用的是背插式锑参比电极，所用的辅助电极为石墨电极，能够有效减少由于土壤电阻引起的IR降干扰，能够在0～100℃之间长时间控制电解池中的土壤湿度不变，保持实验所需的土壤环境，且本用于土壤腐蚀电化学实验的电解池拆装方便，能够快速进行实验。

Description

一种用于土壤腐蚀电化学实验的电解池
技术领域
本发明涉及金属在土壤中电化学参数的实验领域，尤其涉及一种用于土壤腐蚀电化学实验的电解池。
背景技术
随着我国经济飞速发展，对能源的需求迅速增加，油气管道大量兴建，管道埋地铺设的情况越来越多。管道遭受的土壤腐蚀环境也不尽相同。对土壤环境中的金属腐蚀问题研究是腐蚀研究领域的重要组成部分。由于土壤介质的复杂性，诸多因素单独地或相互作用影响土壤腐蚀过程，使得金属在土壤环境中的实际腐蚀行为变得十分复杂和难以预测。
目前关于土壤腐蚀性研究的装置大部分是模拟加速试验，不能用于测试金属在土壤中的极化曲线。部分研究人员采用土壤模拟溶液进行试验，但土壤模拟溶液与真实土壤仍然有一定差别。也有部分研究人员在开放的土壤箱中开展试验测试，但高温下土壤环境中的水分易于蒸发，土壤的湿度难以保持，测试的结果准确性降低。另外，研究金属在土壤中的腐蚀行为时，土壤环境的IR降不能忽视，必须采取一定的方法降低土壤IR降。
目前研究金属在土壤腐蚀行为按照曹楚南的文章《土壤腐蚀体系后插参比测量法研究》分为三类，即瞬间断电法、前插参比电极法、背插参比电极法。第一种方法需要是对工作电极施加一个极化电压后，迅速断电后，记录时间在0.1～0.5秒之间的电压，断电后由于土壤不流过电流所以该电压为工作电极的准确极化电位，该种方法使用较多的设备和仪器，实验手段比较复杂，在条件不具备的情况下，难以实现此做法。第二种方法虽然可以实现高温下控制湿度的测量，但是由于其实验手段和溶液体系测量相似，即直接把参比电极至于工作电极工作面前方不远处，但是由于土壤电阻率相比溶液体系大了很多，因此所测出的实验结果受土壤电阻IR降的干扰大。第三种文献中虽然所得出的结果能够有效的减少土壤电阻IR降的影响，但是其电解池的设计只能用于常温下的土壤介质实验，在高温下无法对土壤湿度有效控制，高温试验时的湿度用该电解池是不准确的。
发明内容
本发明提供一种用于土壤腐蚀电化学实验的电解池，能够有效降低土壤电阻引起的IR降干扰，适用于长时间控制温度和湿度叠加的土壤实验。
本申请提供了一种用于土壤腐蚀电化学实验的电解池，包括：
电解池主体，在所述电解池主体内设置有土壤介质放置室，所述土壤介质放置室内存放有土壤介质，在所述土壤介质放置室两侧分别设置有第一电极腔室和第二电极腔室；
背插式锑参比电极，设置在所述第一电极腔室内；
背插式工作电极，设置在所述第一电极腔室内；
石墨辅助电极，设置在所述第二电极腔室内。
优选地，所述电解池主体采用聚四氟乙烯制成。
优选地，在所述背插式工作电极中心开设有一圆孔，所述背插式锑参比电极插入所述圆孔内。
优选地，所述用于土壤腐蚀电化学实验的电解池，还包括：
第一固定电极装置，用于将所述背插式工作电极和所述背插式锑参比电极固定在所述第一电极腔室内。
优选地，所述用于土壤腐蚀电化学实验的电解池，还包括：
第二固定电极装置，用于将所述石墨辅助电极固定在所述第二电极腔室内。
优选地，所述第一固定电极装置通过螺纹与电解池主体连接固定，所述第二固定电极装置通过螺纹与电解池主体连接固定。
优选地，在所述第一固定电极装置和所述电解池主体之间设置有第一密封圈，在所述第一固定电极装置和所述电解池主体之间设置有第二密封圈。
优选地，在所述背插式工作电极上焊接有第一导线，所述第一导线通过所述第一固定电极装置的中心开孔引出；在所述背插式锑参比电极上焊接有第二导线，所述第二导线通过第一固定电极装置的中心开孔引出；在所述石墨辅助电极上焊接有第三导线，所述第三导线通过第二固定电极装置的中心开孔引出。
本发明中用于土壤腐蚀电化学实验的电解池与加热设施(恒温水浴锅)配合使用，能够模拟大多数土壤金属腐蚀的环境，具有以下效果：
1、本用于土壤腐蚀电化学实验的电解池，采用背插式锑参比电极，可以有效的降低土壤电阻引起的IR降。
2、本用于土壤腐蚀电化学实验的电解池，具有拆装方便的优点，使实验进程大大加快，能够重复多次使用，具有很好的经济效益。
3、本用于土壤腐蚀电化学实验的电解池，在低温高温下都可以使用，能够有效模拟土壤腐蚀实验的温度特性。
4、本用于土壤腐蚀电化学实验的电解池，可以控制土壤湿度在10％～100％之间，且湿度控制效果不随时间的延长而降低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例中用于土壤腐蚀电化学实验的电解池拆解后的剖面图；
图2为本申请实施例中用于土壤腐蚀电化学实验的电解池组装后的示意图。
具体实施方式
本发明提供一种用于土壤腐蚀电化学实验的电解池，能够有效降低土壤电阻引起的IR降干扰，适用于长时间控制温度和湿度叠加的土壤实验。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
本发明提供了一种用于土壤腐蚀电化学实验的电解池，如图1所示，包括：
电解池主体110，在电解池主体110内设置有土壤介质放置室111，土壤介质放置室111内存放有土壤介质，在土壤介质放置室111两侧分别设置有第一电极腔室112和第二电极腔室113；
背插式锑参比电极122，设置在第一电极腔室112内；
背插式工作电极121，设置在第一电极腔室112内，其中，在背插式工作电极121中心开设有一圆孔，背插式锑参比电极122插入该圆孔内；
石墨辅助电极123，设置在第二电极腔室113内。
在具体实施过程中，电解池主体110采用聚四氟乙烯制成，具有优异的耐高温、耐低温、耐腐蚀、耐气候、电绝缘性。
在具体实施过程中，所述用于土壤腐蚀电化学实验的电解池，还包括：
第一固定电极装置131，用于顶紧背插式工作电极121，从而将背插式工作电极121和背插式锑参比电极122牢固地固定在第一电极腔室112内；
第二固定电极装置132，用于顶紧石墨辅助电极123，从而将紧石墨辅助电极123牢固地固定在第二电极腔室113内。
在具体实施过程中，第一固定电极装置131通过螺纹与电解池主体110连接固定，第二固定电极装置132通过螺纹与电解池主体110连接固定。
在具体实施过程中，在第一固定电极装置131和电解池主体110之间设置有第一密封圈141，起到密封作用；在第二固定电极装置132和电解池主体110之间设置有第二密封圈142，起到密封作用。
进一步，在背插式工作电极121上焊接有第一导线151，第一导线通151过第一固定电极装置的中心开孔161引出；在背插式锑参比电极122上焊接有第二导线152，第二导线152通过第一固定电极装置的中心开孔161中引出；在石墨辅助电极123上焊接有第三导线153，第三导线153通过第二固定电极装置的中心开孔132中引出。
本用于土壤腐蚀电化学实验的电解池，采用背插参比电极法减弱土壤电阻IR降的干扰，运用螺纹结构以及密封圈的设计，具有可快速多次拆装的优点，同时还具有在高温下长时间保持土壤湿度的优点。
本用于土壤腐蚀电化学实验的电解池，制作装配方法，如下：
首先，对20×20mm的背插式工作电极121中心打一直径为5mm的圆孔，其有效工作面积为3.8cm2，焊上第一导线151后，用环氧树脂灌封试样，待固化后将背插式工作电极121用砂纸打磨至800#，其中心孔(即：上述直径为5mm的圆孔)内壁用绝缘胶仔细封涂；
其次，在石墨辅助电极123上焊接第三导线153，将石墨辅助电极123插入到第二电极腔室113内，用第二固定电极装置132顶紧辅助电极表面与土壤介质放置室一侧；
再次，把配置好的土壤介质放入土壤介质放置室111内，保证以适宜松紧度填充完全，不能有中断的现象，然后将背插式工作电极121插入到第一电极腔室112内，把背插式锑参比电极122插入背插式工作电极121的中心孔中，再用第一固定电极装置131固定好背插式工作电极121；
最后，将焊接在背插式工作电极121上的第一导线、焊接在背插式锑参比电极122上第二导线从第一固定电极装置的中心孔161内导出，将焊接在石墨辅助电极123上的第三导线从第二固定电极装置的中心孔162内导出。此时装配完毕(如图2所示)，即可放入加热装置“恒温水浴锅”中进行电化学实验。
本用于土壤腐蚀电化学实验的电解池，采用的是背插式锑参比电极，所用的辅助电极为石墨电极，能够有效减少由于土壤电阻引起的IR降干扰，并且能够在0-100℃之间长时间控制电解池中的土壤湿度不变，保持实验所需的土壤环境，并且该用于土壤腐蚀电化学实验的电解池，具有拆装方便的优点，能够快速进行实验。
本发明装电解池与加热设施配合使用，能够模拟大多数土壤金属腐蚀的环境，具有以下效果：
1、本用于土壤腐蚀电化学实验的电解池，采用背插式锑参比电极，可以有效的降低土壤电阻引起的IR降。
2、本用于土壤腐蚀电化学实验的电解池，具有拆装方便的优点，使实验进程大大加快，能够重复多次使用，具有很好的经济效益。
3、本用于土壤腐蚀电化学实验的电解池，在低温高温下都可以使用，能够有效模拟土壤腐蚀实验的温度特性。
4、本用于土壤腐蚀电化学实验的电解池，可以控制土壤湿度在10％～100％之间，且湿度控制效果不随时间的延长而降低。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种用于土壤腐蚀电化学实验的电解池，其特征在于，包括：
电解池主体，在所述电解池主体内设置有土壤介质放置室，所述土壤介质放置室内存放有土壤介质，在所述土壤介质放置室两侧分别设置有第一电极腔室和第二电极腔室；
背插式锑参比电极，设置在所述第一电极腔室内；
背插式工作电极，设置在所述第一电极腔室内；
石墨辅助电极，设置在所述第二电极腔室内。
2.如权利要求1所述的用于土壤腐蚀电化学实验的电解池，其特征在于，所述电解池主体采用聚四氟乙烯制成。
3.如权利要求2所述的用于土壤腐蚀电化学实验的电解池，其特征在于，在所述背插式工作电极中心开设有一圆孔，所述背插式锑参比电极插入所述圆孔内。
4.如权利要求3所述的用于土壤腐蚀电化学实验的电解池，其特征在于，还包括：
第一固定电极装置，用于将所述背插式工作电极和所述背插式锑参比电极固定在所述第一电极腔室内。
5.如权利要求4所述的用于土壤腐蚀电化学实验的电解池，其特征在于，还包括：
第二固定电极装置，用于将所述石墨辅助电极固定在所述第二电极腔室内。
6.如权利要求5所述的用于土壤腐蚀电化学实验的电解池，其特征在于，所述第一固定电极装置通过螺纹与电解池主体连接固定，所述第二固定电极装置通过螺纹与电解池主体连接固定。
7.如权利要求6所述的用于土壤腐蚀电化学实验的电解池，其特征在于，在所述第一固定电极装置和所述电解池主体之间设置有第一密封圈，在所述第一固定电极装置和所述电解池主体之间设置有第二密封圈。
8.如权利要求7所述的用于土壤腐蚀电化学实验的电解池，其特征在于，在所述背插式工作电极上焊接有第一导线，所述第一导线通过所述第一固定电极装置的中心开孔引出；在所述背插式锑参比电极上焊接有第二导线，所述第二导线通过第一固定电极装置的中心开孔引出；在所述石墨辅助电极上焊接有第三导线，所述第三导线通过第二固定电极装置的中心开孔引出。
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