CN112824887A - 一种三电极电化学测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三电极电化学测试装置，包括电极固定组件、第一壳体和第二壳体；电极固定组件分别与第一壳体和第二壳体固定连接；工作电极和第一壳体形成密闭的第一电解液腔，第一电解液腔内设置有对电极；电极固定组件与第二壳体形成密闭的第二电解液腔，第二电解液腔内设置有参比电极；电极固定组件上设置有电解液流道。本发明通过采用电极固定组件固定待测工作电极，使待测工作电极和第一壳体形成密闭的第一电解液腔，同时在电极固定组件上开设将第一电解液腔和第二电解液腔连通的电解液流道，使得待测工作电极与电解液流道的位置固定，避免了待测工作电极与电解液流道位置不固定，导致测试结果准确性不足、重现性差的问题。

Description

一种三电极电化学测试装置
技术领域
本发明属于电极测试技术领域，具体涉及一种三电极电化学测试装置。
背景技术
三电极电化学测试是电极材料研究过程中极为普遍与重要的测试内容，可用于评价电极或电极材料的电化学性能。
三电极电化学测试时，参比电极通过鲁金毛细管接近工作电极，用于监测电化学测试过程中工作电极的电位变化。常见的三电极电化学测试装置，对于片状工作电极，一般采用电极夹固定，并将工作电极工作面靠近鲁金毛细管口。
但采用该类电解池测试时存在三个问题：(1)工作电极和鲁金毛细管位置不固定，鲁金毛细管口距离工作电极表面的距离d发生变化(即电阻R发生变化)，而参比电极与工作电极的电势差包含iR，因此导致测量重现性差；(2)尽管鲁金毛细管口尺寸较小，但其对工作电极仍然存在遮挡，影响工作电极的电流分布，影响测试结果的准确性；(3)对于气体参与的电极过程，该装置无法模拟实际应用时的气体供应方式，导致测试结果与实际有偏差。以上三个问题导致现有三电极电化学测试装置的测试准确性不足、重现性差。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种三电极电化学测试装置，通过固定工作电极，并设置通过电解液流道(相当于现有技术中的鲁金毛细管)将独立的第一电解液腔和第二电解液腔连通，使得工作电极、参比电极、以及用于参比电极电解液流入的电解液流道固定，避免了由于各电极和电解液流道不固定所带来的测试结果准确性不足，重现性差的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种三电极电化学测试装置，包括电极固定组件、分别设置有开口的第一壳体和第二壳体；
电极固定组件分别与第一壳体和第二壳体固定连接；用于固定待测工作电极；
待测工作电极与第一壳体形成密闭的第一电解液腔，第一电解液腔内设置有对电极；
电极固定组件与第二壳体形成密闭的第二电解液腔，第二电解液腔内设置有参比电极；
电极固定组件上设置有电解液流道，电解液流道将第一电解液腔和第二电解液腔连通。
优选地，第一电解液腔内壁上设置有插槽，对电极位于所述插槽内；
对电极与所述待测工作电极平行设置。
优选地，插槽在所述第一电解液腔相对的两个内壁上对称设置。
优选地，第一电解液腔内还设置有隔膜层，所述隔膜层位于所述插槽内，且所述隔膜层位于所述待测工作电极与所述对电极之间。
优选地，电极固定组件包括第一固定板和第二固定板，待测工作电极位于第一固定板和第二固定板之间，通过第一固定板和第二固定板夹持固定；
第二固定板中部开有通孔，待测工作电极位于通孔处；
第二固定板与第二壳体固定连接，通孔与第二壳体开口连通。
优选地，第二固定板与待测工作电极之间设置有密封结构。
优选地，第二壳体位于第一电解液腔内。
优选地，第二壳体位于所述第一电解液腔外。
优选地，第一固定板中部设置有空气通道，空气通道与通孔的投影位置相同。
优选地，第一固定板上分别设置有气体进口和气体出口，气体进口和气体出口的投影位置均位于通孔的投影位置上。
本发明的有益效果在于：
1、本发明通过采用电极固定组件固定工作电极，使工作电极和第一壳体形成密闭的第一电解液腔，同时在电极固定组件上开设将第一电解液腔和第二电解液腔连通的电解液流道，使得工作电极与电解液流道的位置固定，避免了工作电极与电解液流道位置不固定，导致测试结果重现性差的问题。
2、本发明工作电极面积固定，且电解液流道位于工作电极反应面积之外，不会遮挡工作电极，提高了测试结果的准确性。
附图说明
图1为本发明一种实施方式的结构示意图；
图2为本发明第二种实施方式的结构示意图；
图3为本发明第三种实施方式的结构示意图；
图4为本发明第四种实施方式的结构示意图。
图中，1、工作电极，2、对电极，3、参比电极，4、第一电解液腔，5、第二电解液腔，6、电解液流道，7、密封结构，8、空气通道，9、气体进口，10、气体出口，11、第一壳体，12、插槽，13、第二壳体，14、第二固定板，15、第一固定板，16、紧固结构，17、阻隔层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详述本发明。
本发明一种三电极电化学测试装置，包括电极固定组件、分别设置有开口的第一壳体11和第二壳体13；
电极固定组件用于固定待测工作电极1；电极固定组件分别与第一壳体11和第二壳体13固定连接；
待测工作电极1与第一壳体11形成密闭的第一电解液腔4，第一电解液腔4内设置有对电极2；
电极固定组件与第二壳体13形成密闭的第二电解液腔5，第二电解液腔5内设置有参比电极3；
电极固定组件上设置有电解液流道6，电解液流道6将第一电解液腔4和第二电解液腔连通5。
本发明通过在电极固定组件上设置电解液流道6，代替现有鲁金毛细管的作用，电解液流道6位置固定，且电解液流道6在待测工作电极1的反应面积之外，不会阻挡待测工作电极1的运行，避免了参比电极鲁金毛细管对于测试结果重现性和准确性的影响。
其中，第一电解液腔4内壁上设置有插槽12，对电极2位于插槽12内；对电极2与待测工作电极1平行设置。通过在第一电解液腔4内壁上设置插槽12，将对电极2插入插槽12，可以起到固定对电极2的作用，防止测试过程中，对电极2掉落，影响测试结果。优选地，本发明实施过程中，插槽12在第一电解液腔4相对的两个内壁上对称设置，使得对电极2的两端都得以固定。同时插槽12还可以设置有多对，以便于按照所需位置对对电极2位置进行移动，或者针对不同的测试条件，加装其他结构。
本发明一种实施方式如图1所示，电极固定组件包括第二固定板14和第一固定板15，待测工作电极1位于第二固定板14和第一固定板15之间，通过第二固定板14和第一固定板15夹持固定；
第二固定板14中部开有通孔，待测工作电极1位于通孔处；
第二固定板14与第二壳体13固定连接，通孔与第二壳体1开口连通。
夹持作用的实现可以采用紧固结构16，如夹持装置，或者螺栓固定等。本发明实施例中，分别在待测工作电极1两侧的固定板上打孔，通过螺栓使两块固定板夹紧。
将待测电极1部分暴露在通孔中，使得工作电极1中部具有固定的反应面积，确保了测试结果的准确性。
第二固定板14与待测工作电极1之间设置有密封结构7。密封结构7用于防止电解液从第二固定板14与待测工作电极1之间的缝隙渗透流出。具体地，密封结构可以为密封垫圈或密封垫片。
本发明实施例中，第二壳体13位于第一电解液腔4内，也可以位于第一电解液腔4外。当第二壳体13位于第一电解液腔4内时，以不阻挡工作电极1反应面积为准。
本发明第一种实施方式的测试结构适用于非气体扩散型片状电极，该类电极电化学过程不需要气体原料参与(但可以析出气体)，如HER电极、OER电极、锌电极、MnO2电极、Ni(OH)2电极等。
本发明第二种实施方式，如图2所示，第一固定板15上分别设置有气体进口9和气体出口10，气体进口9和气体出口10的投影位置均位于通孔的投影位置上，即待测工作电极1同一位置的两侧，一侧为通孔，另一侧分别设置有气体进口9和气体出口10。该测试结构适用于需要特殊气氛的气体扩散电极测试，如需要测试氧气环境下性能的空气电极、CO2电还原电极等，可以通过气体进口9通入特殊气氛气体，经气体出口10排出待测工作电极1反应产生的气体。
本发明第三种实施方式，如图3所示，第一固定板15中部设置有空气通道8，空气通道8与通孔的投影位置相同。空气通道8与通孔的投影位置相同，保证了待测工作电极需要气体时，保证气体能够有良好的扩散效果。
本发明第四种实施方式，如图4所示，第一电解液腔4内还设置有隔膜层17，隔膜层17位于插槽12内，且隔膜层17位于工作电极1与对电极2之间。隔膜层17的作用在于，阻挡对电极2产生的气体，避免气泡对工作电极1产生影响，进而影响测试结果的准确性。因此，本发明实施例中隔膜层17选用阻气隔膜。
本发明第三种和第四种实施方式的测试结构适用于以空气作为反应气体的气体扩散电极测试，如空气电极。
以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (10)

1.一种三电极电化学测试装置，其特征在于，包括电极固定组件、分别设置有开口的第一壳体和第二壳体；
所述电极固定组件分别与所述第一壳体和所述第二壳体固定连接；用于固定待测工作电极；
所述待测工作电极与所述第一壳体形成密闭的第一电解液腔，所述第一电解液腔内设置有对电极；
所述电极固定组件与所述第二壳体形成密闭的第二电解液腔，所述第二电解液腔内设置有参比电极；
所述电极固定组件上设置有电解液流道，所述电解液流道将所述第一电解液腔和所述第二电解液腔连通。
2.根据权利要求1所述的一种三电极电化学测试装置，其特征在于，
所述第一电解液腔内壁上设置有插槽，所述对电极位于所述插槽内；
所述对电极与所述待测工作电极平行设置。
3.根据权利要求2所述的一种三电极电化学测试装置，其特征在于，所述插槽在所述第一电解液腔相对的两个内壁上对称设置。
4.根据权利要求2所述的一种三电极电化学测试装置，其特征在于，所述第一电解液腔内还设置有隔膜层，所述隔膜层位于所述插槽内，且所述隔膜层位于所述待测工作电极与所述对电极之间。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种三电极电化学测试装置，其特征在于，
所述电极固定组件包括第一固定板和第二固定板，所述待测工作电极位于所述第一固定板和所述第二固定板之间，通过所述第一固定板和所述第二固定板夹持固定；
所述第二固定板中部开有通孔，所述待测工作电极位于所述通孔处；
所述第二固定板与所述第二壳体固定连接，所述通孔与所述第二壳体开口连通。
6.根据权利要求5所述的一种三电极电化学测试装置，其特征在于，所述第二固定板与所述待测工作电极之间设置有密封结构。
7.根据权利要求5所述的一种三电极电化学测试装置，其特征在于，所述第二壳体位于所述第一电解液腔内。
8.根据权利要求5所述的一种三电极电化学测试装置，其特征在于，所述第二壳体位于所述第一电解液腔外。
9.根据权利要求5所述的一种三电极电化学测试装置，其特征在于，所述第一固定板中部设置有空气通道，所述空气通道与所述通孔的投影位置相同。
10.根据权利要求5所述的一种三电极电化学测试装置，其特征在于，所述第一固定板上分别设置有气体进口和气体出口，所述气体进口和所述气体出口的投影位置均位于所述通孔的投影位置上。
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