CN113386062A - 一种电化学测试夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电化学测试夹具，属于电化学测试装置技术领域，包括相对设置的第一夹持件和第二夹持件；第一夹持件与所述第二夹持件相对的一侧上同轴设置有加持层，第二夹持件上开设有与有供加持层嵌入的凹槽；加持层与凹槽之间能形成用于夹持待测电极材料的夹持面，加持层底部为第一夹持面，凹槽槽底为第二夹持面；第一夹持面上开设有多个第一通孔，第一通孔贯穿于加持层和第一夹持件；第一夹持面上还设置有集流层；第二夹持面上固定设置有平面螺旋探针，平面螺旋探针远离第二夹持面一侧上设置有铂层；凹槽的侧壁上沿其周向上等间隔开设有多个第二通孔。本发明的夹具装配简单、使用方便且能实现对不同厚度及不同形状的电极材料进行电化学性能测试。

Description

一种电化学测试夹具

技术领域

本发明涉及电化学测试装置技术领域，尤其涉及一种电化学测试夹具。

背景技术

传统的固体氧化物燃料电池(SOFC)的工作温度一般在800-1000℃，由于传统SOFC的操作温度较高，使得电池组件难以密封，同时高温下材料间的相互扩散变得相对容易，从而会加速电池组件老化。若将工作温度降低至中低温(500-700℃)后，又会导致传统SOFC的输出性能急剧下降，主要是阴极极化损失的增大。所以，研发新型的固体氧化物燃料电池阴极材料来解决上述问题是非常重要的。

在研发新型的固体氧化物燃料电池阴极材料的过程中，会涉及到不同厚度、不同尺寸的阴极材料，然而现有技术中的夹具结构的特殊性，必须将电池阴极材料制成与夹具结构相匹配的特殊结构的形状，费时费力，且电池阴极材料如果意外在测试过程中意外掉落，不仅会影响测试结果也会对测试系统造成污染，夹具实用性差；并且现有夹具通气效果差，影响气体与电池材料表面接触，进而影响电化学性能测试的精准度。因此，提供一种可以满足不同厚度、不同尺寸的阴极材料夹持用且装配简单的夹具是非常必要的。

发明内容

为了解决上述现有技术中的不足，本发明提供一种能够实现对不同形状及不同厚度的阴极材料夹持进行电化学测试的夹具。

本发明的电化学测试夹具是通过以下技术方案实现的：

一种电化学测试夹具，包括相对设置的第一夹持件和第二夹持件；

所述第一夹持件与所述第二夹持件相对的一侧上同轴设置有加持层；

所述第二夹持件上开设有供所述加持层嵌入的凹槽；

所述加持层与所述凹槽槽底之间能形成用于夹持待测电极材料的夹持面，所述加持层底部为第一夹持面，所述凹槽的槽底为第二夹持面；

所述第一夹持面上开设有多个第一通孔，所述第一通孔贯穿于所述加持层和所述第一夹持件；所述第一夹持面上还设置有集流层；

所述第二夹持面上固定设置有平面螺旋探针，所述平面螺旋探针远离所述第二夹持面一侧上设置有铂层；所述凹槽的侧壁上沿其周向上等间隔开设有多个第二通孔。

进一步地，所述第一夹持件的横截面呈圆形，所述加持层的横截面也呈圆形，且所述第一夹持件的圆形半径大于所述加持层的圆形半径。

进一步地，所述集流层包括铂层区，所述铂层区周向上设置有一层环形的集流区，所述集流区沿径向由所述集流区边缘向所述第一夹持面的边缘的等间隔散射分布多个集流条。

进一步地，所述第一通孔设置于所述集流条之间。

进一步地，所述第一夹持件上开设有竖直的第三通孔，所述第三通孔底部与所述铂层区相接触，所述第三通孔内穿设有线状的探针，所述探针靠近所述第二夹持件的一端与所述铂层区固定连接，所述探针的另一端用于与导线连接。

进一步地，所述凹槽底部设有第四通孔，所述第四通孔与所述凹槽连通，供导线穿过所述第四通孔与所述凹槽底部的平面螺旋探针连接。

进一步地，所述第一夹持件的边缘处等间隔开设有多个第五通孔；所述第二夹持件上设有与多个所述第五通孔一一对应的螺纹槽；每个所述第五通孔内均穿设有导向杆，且所述导向杆的底部与所述螺纹槽螺接。

进一步地，每个所述导向杆上套设有压力弹簧，所述压力弹簧位于所述第一夹持件与所述第二夹持件之间；且所述导向杆远离所述第一夹持件的一端上设置有限位螺母。

进一步地，所述集流区与所述集流条均为厚度为100～300nm的金质集流层。

进一步地，所述第一夹持件和所述第二夹持件均用耐高温陶瓷制成。

进一步地，所述导向杆、限位螺母及所述压力弹簧表面均为耐高温材料制成。

进一步地，所述加持层的厚度与所述凹槽的深度相同，所述加持层与所述凹槽底部的铂层紧密接触时，所述第一夹持件与所述第二夹持件紧密接触。

本发明与现有技术相比而言，具有以下有益效果：

本发明提供一种电化学测试夹具，包括相对设置的第一夹持件和第二夹持件，待测电极材料置于凹槽底部的铂层上，将第一夹持件的加持层置于凹槽中，并根据待测电极材料的厚度将加持层沿凹槽的侧壁向下移动，使得加持层上的集流层与待测电池紧密接触为止，能满足对不同厚度燃烧电池的电极材料进行夹持。

本发明将待测电极材料夹持在凹槽中，能够防止待测电极材料从夹持面中脱离，从而避免了待测电极材料掉落后对测试系统造成污染。

本发明的加持层靠近第二夹持件一侧上设置有用于收集待测电极材料上表面电信号的集流层，且第二夹持件的凹槽底部固定设置有平面螺旋探针，平面螺旋探针靠近加持层一侧上设置有用于收集待测电极材料下表面电信号的铂层。本发明集流层具体包括设置于加持层中心的铂层区、铂层区周向上设置的环形的集流区，以及集流区周向上等间隔设置的多个集流条。集流区与铂层区、集流条均紧密接触，通过集流条和集流区采集电信号变化。且本发明的集流层呈太阳花状，接触面积大且分布均匀，与电极材料接触后可以充分收集传导表面的微电流，且平面螺旋探针上的铂层与电极材料底层面对面紧密接触，可以充分的传导底面的电流，测试时待测电极材料表面的探针与集流层通过铂浆点接触，可以减小接触电阻，防止破坏集流层。

且本发明的夹具在测试时，气流快速且稳定的由第一夹持件的第一通孔进入到达待测电极材料的表面，与电极材料接触后的气体再由凹槽的侧壁上沿其周向上等间隔开设的多个第二通孔排出凹槽，从而使电极材料在稳定的气体环境中进行测试。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明第一夹持件的底部结构示意图；

图3为本发明进行电化学测试时的装配连接示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参阅图1和图2，为了避免在测试过程中夹具通气效果差，使气体与电池材料表面接触效果差，进而影响电化学性能测试的精准度，本实施例提供一种电化学测试夹具，包括相对设置的第一夹持件1和第二夹持件2，本实施例的第一夹持件1呈圆柱体状，第一夹持件1同轴设置有呈圆柱体状的加持层11，加持层11上沿周向等间隔设置有多个竖向的第一通孔12，第一通孔12贯穿于加持层11和第一夹持件1，从而使气流快速通过第一通孔12且稳定的到达待测电极材料的表面；且加持层11靠近第二夹持件2一侧上设置有用于收集待测电极材料上表面电信号的集流层13。第二夹持件2呈矮圆柱体状，其与加持层11相对的一侧中部具有凹槽21，凹槽21底部固定设置有平面螺旋探针3，平面螺旋探针3靠近加持层11一侧上设置有铂层4。且凹槽21的侧壁上沿其周向上等间隔开设有多个第二通孔22，第二通孔22将与电极材料接触后的气体排出凹槽21中，从而使凹槽21内气体保持流通。待测电极材料置于凹槽21底部的铂层4上，将第一夹持件1的加持层11置于凹槽21中，并根据待测电极材料的厚度将加持层11沿凹槽21的侧壁向下移动，使得加持层11上的集流层13与待测电池紧密接触为止，从而实现对不同厚度的电极材料进行夹持。

为了便于收集测试时电极材料阴极的电化学信号变化，本发明的另一个优选的实施例中，上述集流层13具体包括设置于加持层11中心的铂层区131，且铂层区131沿其周向上设置有环形的集流区132，集流区132沿其周向上等间隔设置有多个集流条133。需要说明的是集流区132与上述铂层区131和上述集流条133均紧密接触，集流条133和集流区132采集电信号变化。

为了使气体能顺利通过第一通孔12顺利且稳定的与待测电极材料的阴极进行接触，本发明的另一个优选的实施例中，将集流区132设置于集流条133之间的位置上，从而实现使气体与阴极接触的同时不会影响正常测试时对其电信号的采集。

为了便于对待测电极材料的性能进行测试，获取待测电极材料的电信号，本发明的另一个优选的实施例中，在第一夹持件1的中部开设有竖直的第三通孔14，第三通孔14通向上述铂层区131，穿过第三通孔14设置有线状的探针8，且探针8靠近第二夹持件2的一端与上述铂层区131的中心紧密固定连接，探针8的另一端与导线连接，通过导线与电化学工作站进行连接。且在凹槽21的底部设置有第四通孔24，且第四通孔与凹槽21连通，将导线穿过第四通孔与凹槽21的底部的平面螺旋探针3连接，从而将铂层4采集到电信号传递给平面螺旋探针3，再通过与平面螺旋探针3连接的导线与电化学工作站进行连接，从而实现对待测电极材料的进行性能测试和测试数据的获取。

本发明的另一个优选的实施例中，上述加持层11的厚度与凹槽21的深度相同，从而可满足实现对薄膜电极材料的夹持。

为了便于根据不同电极材料的厚度调节第一夹持件1与第二夹持件2之间的距离，本发明的另一个优选的实施例中，在第一夹持件1沿其周向上等间隔开设有多个第五通孔15；第二夹持件2上设有与多个第五通孔14一一对应的螺纹槽23，每个第五通孔15内均穿设有导向杆5，并将导向杆5的底部与螺纹槽23螺接，将第一夹持件沿着导向杆的长度方向移动，进而实现调节通过调节第一夹持件1与第二夹持件2之间的距离，实现对不同厚度电极材料的夹持。

为了将调节后第一夹持件1和第二夹持件2之间的相对位置进行固定，本发明的另一个优选的实施例中，在每个导向杆5上套设有压力弹簧6，并且压力弹簧6位于第一夹持件1与第二夹持件2之间，并且在每个导向杆5远离第一夹持件1的一端上均螺纹连接有限位螺母7。压力弹簧6在压缩状态下会给第一夹持件1一个向上的力，同时限位螺母7会给第一夹持件1一个向下的压力和阻止其上移的阻力，从而实现将第一夹持件1的位置固定在导向杆5上，进而实现将第一夹持件1和第二夹持件2之间的相对位置固定在某一特定位置。

为了便于准确的对待测电极材料的电信号变化进行采集，本发明的另一个优选的实施例中，将集流区132和上述集流条133均设置为厚度100～300nm的金质集流层。

为了避免使用本发明的夹具进行测试时，夹具受损，本发明的另一个优选的实施中，第一夹持件1和第二夹持件2均用耐高温陶瓷制成。且导向杆5、限位螺母7及压力弹簧6均采用耐高温材料制成，耐高温材料选自高温合金材料GB/14992。

需要说明的是，如图3所示，使用本发明的夹具进行测试时，要将加持好待测电极材料的夹具置于石英玻璃管中，石英玻璃管A便于观察其内部夹具位置，在石英玻璃管A的两端均设置有密封塞B，并在石英玻璃管A靠近第一夹持件1一端的密封塞B中固定设置有进气管C，进气管C起到导入气体，同时供分别与待测电极材料两侧连接的导线引出，便于导线与电化学工作站连接，同时分别分别引出导线也能避免短路的作用。在石英玻璃管A靠近第二夹持件2一端的密封塞B中固定设置有出气管D，出气管D起到导出气体的作用。两个密封塞B与石英玻璃管A配合使用，给待测电极材料的测试提供密闭可调节气压的腔室，将其置于电热炉E中，然后分别将导线与电化学工作站连接，构成导通后即可通过电化学工作站对电极电信号进行采集分析。

显然，上述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种电化学测试夹具，其特征在于，包括相对设置的第一夹持件(1)和第二夹持件(2)；

所述第一夹持件(1)与所述第二夹持件(2)相对的一侧上同轴设置有加持层(11)；

所述第二夹持件(2)开设有供所述加持层(11)嵌入的凹槽(21)；

所述加持层(11)与所述凹槽(21)槽底之间能形成用于夹持待测电极材料的夹持面，所述加持层(11)底部为第一夹持面，所述凹槽(21)槽底为第二夹持面；

所述第一夹持面上开设有多个第一通孔(12)，所述第一通孔(12)贯穿于所述加持层(11)和所述第一夹持件(1)；所述第一夹持面上还设置有集流层(13)；

所述第二夹持面上固定设置有平面螺旋探针(3)，所述平面螺旋探针(3)远离所述第二夹持面一侧上设置有铂层(4)；所述凹槽(21)的侧壁上沿其周向上等间隔开设有多个第二通孔(22)。

2.如权利要求1所述的一种电化学测试夹具，其特征在于，所述集流层(13)包括铂层区(131)，所述铂层区(131)周向上设置有一层环形的集流区(132)，所述集流区(132)沿径向由所述集流区(132)边缘向所述第一夹持面的边缘的等间隔散射分布多个集流条(133)。

3.如权利要求2所述的一种电化学测试夹具，其特征在于，所述第一通孔(12)设置于所述集流条(133)之间。

4.如权利要求2所述的一种电化学测试夹具，其特征在于，所述第一夹持件(1)上开设有竖直的第三通孔(14)，所述第三通孔(14)底部与所述铂层区(131)相接触，所述第三通孔(14)内穿设有线状的探针(8)，所述探针(8)靠近所述第二夹持件(2)的一端与所述铂层区(131)固定连接，所述探针(8)的另一端用于与导线连接。

5.如权利要求1所述的一种电化学测试夹具，其特征在于，所述凹槽(21)底部设有第四通孔(24)，所述第四通孔(24)与所述凹槽(21)连通，供导线穿过所述第四通孔(24)与所述凹槽(21)底部的平面螺旋探针(3)连接。

6.如权利要求1所述的一种电化学测试夹具，其特征在于，所述第一夹持件(1)的边缘处等间隔开设有多个第五通孔(15)；所述第二夹持件(2)上设有与多个所述第五通孔(15)一一对应的螺纹槽(23)；每个所述第五通孔(15)内均穿设有导向杆(5)，且所述导向杆(5)的底部与所述螺纹槽(23)螺接。

7.如权利要求6所述的一种电化学测试夹具，其特征在于，每个所述导向杆(5)上套设有压力弹簧(6)，所述压力弹簧(6)位于所述第一夹持件(1)与所述第二夹持件(2)之间；且所述导向杆(5)远离所述第一夹持件(1)的一端上设置有限位螺母(7)。

8.如权利要求2所述的一种电化学测试夹具，其特征在于，所述集流区(132)与所述集流条(133)均为厚度为100～300nm的金质集流层。

9.如权利要求1所述的一种电化学测试夹具，其特征在于，所述加持层(11)的厚度与所述凹槽(21)的深度相同。

10.如权利要求1所述的一种电化学测试夹具，其特征在于，所述第一夹持件(1)和所述第二夹持件(2)均用耐高温陶瓷制成。

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