CN111751418A - 一种可外加磁场且磁场强度可调的电解池装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可外加磁场且磁场强度可调的电解池装置，包括磁场发生装置、电解池以及气隙调整装置，所述磁场发生装置内的磁场强度可调；所述电解池固定在气隙调整装置上，所述气隙调整装置可随着磁场发生装置内磁场强度的改变而调整电解池在磁场发生装置内的位置。本发明将电解池固定在磁场发生装置内，并通过气隙调整装置使电解池能够配合极头调整气隙空间，以完成施加不同磁场强度的电化学测试。本发明涉及电化学装置技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及电化学装置技术领域，特别涉及一种可外加磁场且磁场强度可调的电解池装置。
背景技术
电化学反应过程中，通常使用不同电极材料。很多电极材料具有不同的磁性如抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性。研究具有不同磁性的电极材料在磁场影响下的电化学性能对于开发新型电催化材料和研究反应机理有重要意义。
此外，磁场对通有电流的材料，尤其具有铁电性的氧化物，会引起显著的电效应，如磁阻效应和霍耳效应，或由磁场作用产生的电极化效应如电致磁电效应或磁致磁电效应。外加磁场后，由磁场作用也会引起物质电阻率的变化。
实现施加外部磁场与电化学测量技术的结合，关键在于电解池装置的设计。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷和不足，提供了一种可外加磁场且磁场强度可调的电解池装置，该装置可对电解池施加不同强度的磁场，获得不同磁场强度下的电化学反应信息。
本发明的目的可以通过如下技术方案实现：一种可外加磁场且磁场强度可调的电解池装置，包括磁场发生装置、电解池以及气隙调整装置，所述磁场发生装置内的磁场强度可调；所述电解池固定在气隙调整装置上，所述气隙调整装置可随着磁场发生装置内磁场强度的改变而调整电解池在磁场发生装置内的位置。
进一步地，所述气隙调整装置包括顶部调整装置、底部调整装置以及设置于电解池两侧的左活动挡板和右活动挡板；
所述顶部调整装置包括两组对称设置的第一传动板以及分别设置于电解池两侧的第一传动轴；每组第一传动板包括设置于左活动挡板顶部的左侧第一传动板以及设置于右活动挡板顶部的右侧第一传动板；左侧第一传动板、右侧第一传动板上都设有第一齿条；第一传动轴的端部设置有第一齿轮，所述第一齿轮与第一齿条啮合；
所述底部调整装置包括两组对称设置的第二传动板以及设置于电解池底部的第二传动轴；每组第二传动板包括设置于左活动挡板底部的左侧第二传动板，以及设置于右活动挡板底部的右侧第二传动板；左侧第二传动板、右侧第二传动板上都设有第二齿条；第二传动轴的两端设置有第二齿轮，所述第二齿轮与第二齿条啮合。
进一步地，所述电解池包括左池体、右池体、电解池盖，所示左池体与右池体通过固定螺丝固定连接，电解池盖设置在左池体与右池体顶部；所述左池体与右池体相互配合的壁面上分别设有凹槽，配合后形成电极槽。
进一步地，所述电极槽内可注入电解液，所述电解液是水系溶液或有机电解液溶液。
进一步地，所述电极槽包括工作电极槽、对电极槽以及参比电极槽。
进一步地，所述工作电极槽用于放置工作电极，所述工作电极为金属电极、玻碳电极、ITO导电玻璃电极或碳纸、碳布电极，可涂敷或者电沉积的方法负载需要观测的催化剂或电极材料。
进一步地，所述对电极槽用于放置对电极，所述对电极为铂丝电极、铂片电极、泡沫镍网或碳布。
进一步地，所述参比电极槽用于放置参比电极，所述参比电极为银/氯化银，汞/氧化汞或可逆氢电极。
进一步地，所述磁场发生装置包括立轭、极头、扳把以及柱头，所述立轭为顶面、底面开口的四方体结构，在立轭内部的两个对称壁面上设置有两个极头，其中一个极头固定在侧壁上，另一个极头与贯穿该侧壁面的柱头连接，柱头端部设有可转动的板把。
进一步地，所述极头内设置有永磁铁，两个永磁铁所产生的磁场强度范围在0.1T至1T之间。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：本发明将电解池固定在磁场发生装置内，并通过气隙调整装置使电解池能够配合极头调整气隙空间，以完成施加不同磁场强度的电化学测试。通过磁场发生装置对电解池施加不同强度的磁场，获得不同磁场强度下的电化学反应信息。本发明的电解池装置组装简单，材料易得，密封性好，对研究电化学反应的机理具有重要意义。
附图说明
图1是本发明实施例中可外加磁场且磁场强度可调的电解池装置的结构示意图；
图2是本发明实施例中电解池与气隙调整装置的结构示意图；
图3是本发明实施例中电解池与气隙调整装置的装配分解图。
其中：11：立轭，12：极头，13：柱头，14：板把，21：左池体，22：右池体，23：电解池盖，24：电极槽，31：左活动挡板，32：右活动挡板，33：第一传动轴，34：第一齿轮，35：左侧第一传动板，36：右侧第一传动板，37：第一齿条，38：第二传动轴，39：第二齿轮，310：左侧第二传动板，311：右侧第二传动板，312：第二齿条。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
一种可外加磁场且磁场强度可调的电解池装置，包括磁场发生装置、电解池以及气隙调整装置。磁场发生装置内的磁场强度可调，电解池固定在气隙调整装置上，气隙调整装置可随着磁场发生装置内磁场强度的改变而调整电解池在磁场发生装置内的位置。
如图1所示，磁场发生装置包括立轭、极头、扳把以及柱头。立轭为顶面、底面开口的四方体结构，在立轭内部的两个对称壁面上设置有两个极头。极头内设置有永磁铁，两个永磁铁所产生的磁场强度范围在0.1T至1T之间。其中一个极头固定在立轭的一侧内壁面上，另一个极头与与贯穿该侧壁面的柱头连接，柱头端部设有可转动的板把。旋转板把可将柱头推进，从而将该侧极头推进，改变两个极头之间的距离，从而改变电解池所在磁场的强度。
如图2、3所示，电解池包括左池体、右池体。左池体与右池体通过固定螺丝连接固定，并在两池体之间设置密封圈保证池体的密封性。密封圈的材质为橡胶、硅胶、聚四氟乙烯(PTFE)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、水工胶布等防水密封胶带。电解池盖通过固定螺丝与左池体、右池体连接。左池体与右池体相互配合的壁面上分别设有凹槽，配合后形成电极槽。电极槽包括工作电极槽、对电极槽以及参比电极槽，分别用于放置工作电极、对电极以及参比电极。电极槽内可注入电解液，电解液可以是水系溶液，包括酸性，中性，碱性，也可以是有机电解液溶液。工作电极可以为各种金属电极，玻碳电极，ITO导电玻璃电极，碳纸碳布电极，可以通过涂敷或者电沉积的方法负载需要观测的催化剂或电极材料。对电极可以使用铂丝电极、铂片电极、泡沫镍网、碳布或任何商业化的对电极。参比电极可以使用银/氯化银，汞/氧化汞，可逆氢电极或任何商业化的参比电极。电解池的池体材料采用聚四氟乙烯(PTFE)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或尼龙材料或者任何塑料、耐腐蚀金属，如不锈钢体，金属钛中的一种。
如图2、3所示，气隙调整装置包括顶部调整装置、底部调整装置以及设置于电解池两侧的左活动挡板和右活动挡板。
顶部调整装置包括两组第一传动板以及分别设置于电解池盖两侧的第一传动轴。每组第一传动板包括设置于左活动挡板顶部的左侧第一传动板以及设置于右活动挡板顶部的右侧第一传动板。左侧第一传动板、右侧第一传动板上都设有第一齿条，第一传动轴的端部设置有第一齿轮，第一齿轮与第一齿条啮合。
底部调整装置包括两组第二传动板以及设置于电解池底部的第二传动轴。每组第二传动板包括设置于左活动挡板底部的左侧第二传动板，以及设置于右活动挡板底部的右侧第二传动板。左侧第二传动板、右侧第二传动板上都设有第二齿条，第二传动轴的两端设置有第二齿轮，第二齿轮与第二齿条啮合。
旋转板把，柱头将该侧极头推进，从而缩短两极头之间的距离，此时右活动挡板被该侧极头推动，第一齿条与第一齿轮啮合，右侧第一传动板向左侧第一传动板运动。第二齿条与第二齿轮啮合，右侧第二传动板向左侧第一传动板运动。从而调整电解池在两极头之间的位置。
本发明电解池装置实现测试不同磁场强度对电化学反应的影响的原理为：组装电解池及气隙调整装置，将工作电极制备完成后置于电极槽中，然后将对电极和参比电极置于电极槽内。电解池中注入电解液，通过扳把控制柱头旋进或后退以固定电解池和控制气隙大小。三个电极连接电化学工作站，设置电化学工作站的工作方式，选取测量技术，设置测量参数，测量得到电化学反应信号。待测试结束后，关闭仪器，关闭电源，结束试验。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种可外加磁场且磁场强度可调的电解池装置，其特征在于，包括磁场发生装置、电解池以及气隙调整装置，所述磁场发生装置内的磁场强度可调；所述电解池固定在气隙调整装置上，所述气隙调整装置可随着磁场发生装置内磁场强度的改变而调整电解池在磁场发生装置内的位置。
2.根据权利要求1所述的一种可外加磁场且磁场强度可调的电解池装置，其特征在于，所述气隙调整装置包括顶部调整装置、底部调整装置以及设置于电解池两侧的左活动挡板和右活动挡板；
所述顶部调整装置包括两组对称设置的第一传动板以及分别设置于电解池两侧的第一传动轴；每组第一传动板包括设置于左活动挡板顶部的左侧第一传动板以及设置于右活动挡板顶部的右侧第一传动板；左侧第一传动板、右侧第一传动板上都设有第一齿条；第一传动轴的端部设置有第一齿轮，所述第一齿轮与第一齿条啮合；
所述底部调整装置包括两组对称设置的第二传动板以及设置于电解池底部的第二传动轴；每组第二传动板包括设置于左活动挡板底部的左侧第二传动板，以及设置于右活动挡板底部的右侧第二传动板；左侧第二传动板、右侧第二传动板上都设有第二齿条；第二传动轴的两端设置有第二齿轮，所述第二齿轮与第二齿条啮合。
3.根据权利要求1所述的一种可外加磁场且磁场强度可调的电解池装置，其特征在于，所述电解池包括左池体、右池体、电解池盖，所示左池体与右池体通过固定螺丝固定连接，电解池盖设置在左池体与右池体顶部；所述左池体与右池体相互配合的壁面上分别设有凹槽，配合后形成电极槽。
4.根据权利要求3所述的一种可外加磁场且磁场强度可调的电解池装置，其特征在于，所述电极槽内可注入电解液，所述电解液是水系溶液或有机电解液溶液。
5.根据权利要求3所述的一种可外加磁场且磁场强度可调的电解池装置，其特征在于，所述电极槽包括工作电极槽、对电极槽以及参比电极槽。
6.根据权利要求4所述的一种可外加磁场且磁场强度可调的电解池装置，其特征在于，所述工作电极槽用于放置工作电极，所述工作电极为金属电极、玻碳电极、ITO导电玻璃电极或碳纸、碳布电极，可涂敷或者电沉积的方法负载需要观测的催化剂或电极材料。
7.根据权利要求4所述的一种可外加磁场且磁场强度可调的电解池装置，其特征在于，所述对电极槽用于放置对电极，所述对电极为铂丝电极、铂片电极、泡沫镍网或碳布。
8.根据权利要求4所述的一种可外加磁场且磁场强度可调的电解池装置，其特征在于，所述参比电极槽用于放置参比电极，所述参比电极为银/氯化银，汞/氧化汞或可逆氢电极。
9.根据权利要求1所述的一种可外加磁场且磁场强度可调的电解池装置，其特征在于，所述磁场发生装置包括立轭、极头、扳把以及柱头，所述立轭为顶面、底面开口的四方体结构，在立轭内部的两个对称壁面上设置有两个极头，其中一个极头固定在侧壁上，另一个极头与贯穿该侧壁面的柱头连接，柱头端部设有可转动的板把。
10.根据权利要求9所述的一种可外加磁场且磁场强度可调的电解池装置，其特征在于，所述极头内设置有永磁铁，两个永磁铁所产生的磁场强度范围在0.1T至1T之间。
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