CN213600560U - 一种外加电场下电化学三电极体系装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种外加电场下电化学三电极体系装置，包括固定在容器内的工作电极、参比电极和辅助电极，还包括直流电源；所述工作电极的一端端面上开设有孔洞，所述孔洞内同轴设有漆包线，漆包线的下端面与工作电极电性连接，漆包线的外壁与工作电极的孔洞内壁之间设置绝缘层，工作电极安装在绝缘底座上；在所述容器靠近工作电极的外壁缠绕有铝箔，铝箔通过导线连接至直流电源的负极/正极；漆包线的自由端穿出工作电极的孔洞后，通过导线与直流电源的正极/负极连接。本实用新型适用于强电场的条件下带电检测极化电位、极化电流，探究直流电场对极化电位变化的影响规律，具有现实意义和良好应用前景。
Description
技术领域
本实用新型涉及腐蚀电化学测试技术领域，具体涉及一种外加电场下电化学三电极体系装置。
背景技术
我国现已建设有大量的直流输电线路，直流输电线路绝缘子及连接金具数量庞大，均面临直流电场腐蚀问题。金具表面的腐蚀在腐蚀生成物形成堆积之前不易观察，而电极电势、通过电极的电流是表征总的、复杂的微观电极过程的宏观物理量。电化学三电极体系可以快速表征其腐蚀倾向及腐蚀行为。但是以往的三电极检测体系不能用于强电场的情况，也无法检测电场对极化电位分布规律的影响。
专利CN111398158A公开了一种可变电场加载的大气腐蚀模拟测试系统及方法,采用调压装置的输入端与供电电源连接,通过控制调压装置实现可变电场的加载，同时还可以利用三电极系统进行原位金属腐蚀测试，还原现实输电网中金属的腐蚀环境。但该装置的供电电源和调压装置是通过在工作电极上下两端安装平行板电极来实现，而与溶液接触的工作电极的上表面为圆形区域，而由漏流电介质模型可知，在该处的圆形液状溶液的形状在外加电场下发生变形，影响实验的准确性和精确性。
专利CN108519324B公开了三电极系统及其应用，工作电极辅助稳定装置的稳定盘内设置工作电极槽，工作电极槽内设置工作电极试样，稳定盘通过导线与金属片连接，金属片通过插入工作电极柱下方的金属槽与工作电极相连。该装置可观的控制了三电极之间的相对位置，适用于动态高温高压腐蚀行为和机理的研究，但不适用于带外加直流电场情况下的检测。
实用新型内容
针对上述技术问题，本实用新型提供了解决上述问题的一种外加电场下电化学三电极体系装置，能够用于实时检测在不同的外加直流电压的条件下极化电位和极化电流的数据变化，适用于强电场的条件下带电检测极化电位、极化电流，探究直流电场对极化电位变化的影响规律，具有现实意义和良好应用前景。
本实用新型通过下述技术方案实现：
一种外加电场下电化学三电极体系装置，包括固定在容器内的工作电极、参比电极和辅助电极，还包括直流电源；所述工作电极的一端端面上开设有孔洞，所述孔洞内同轴设有漆包线，漆包线的下端面与工作电极电性连接，漆包线的外壁与工作电极的孔洞内壁之间设置绝缘层，工作电极安装在绝缘底座上；在所述容器靠近工作电极的外壁缠绕有铝箔，铝箔通过导线连接至直流电源的负极/正极；漆包线的自由端穿出工作电极的孔洞后，通过导线与直流电源的正极/负极连接。
现有的研究未能准确有效地揭示直流电场对极化电位变化的影响规律，为此，本实用新型设计了一种外加电场下电化学三电极体系装置，能够用于实时检测在不同的外加直流电压的条件下极化电位和极化电流的数据变化，适用于强电场的条件下带电检测极化电位、极化电流，探究直流电场对极化电位变化的影响规律，具有现实意义和良好应用前景。
进一步优选，所述漆包线沿周向外层包裹有热塑管，所述热塑管的外壁与工作电极的孔洞的内壁之间通过热熔胶固定。
进一步优选，所述工作电极的下表面缠绕有绝缘防水胶带；在工作电极的外壁与绝缘底座的内壁之间的间隙内填充有环氧树脂胶。
进一步优选，所述漆包线的绝缘水平不小于500V，铜线的截面积不少于2.5mm2。
进一步优选，所述绝缘底座的材料为聚四氟乙烯，最高承受温度260℃。
进一步优选，所述工作电极的壁厚为2mm，内部的孔洞直径为10mm；绝缘底座的高度不大于20mm。
进一步优选，所述辅助电极矩形电极片，所述参比电极采用带盐桥的饱和甘汞电极，呈毛细管尖端形状。
进一步优选，还包括固定装置，所述参比电极和辅助电极通过固定装置固定在容器上。
进一步优选，还包括电位计和万用表；所述电位计的两端通过导线分别连接至工作电极和参比电极，在漆包线和铝箔两端加上直流电压的条件下，用电位计检测连接在参比电极和工作电极之间的电容两端电压；所述万用表的两端通过导线分别连接至工作电极和辅助电极，在漆包线和铝箔两端加上直流电压的条件下，用万用表检测工作电极和辅助电极之间的电流。
进一步优选，还包括无感电阻和电容；在万用表两端的导线之间并联有电容，利用电容充放电特性来解决可能出现在外加电压起始瞬间电位突变的问题；在辅助电极与万用表连接的导线上设有无感电阻。
本实用新型具有如下的优点和有益效果：
现有的研究未能准确有效地揭示直流电场对极化电位变化的影响规律，为此，本实用新型设计了一种外加电场下电化学三电极体系装置，实时检测在不同的外加直流电压的条件下极化电位和极化电流的数据变化，具有现实意义和良好应用前景。本装置在漆包线和铝箔两端加上直流电压的条件下，利用电位计检测连接在参比电极和工作电极之间的电容两端电压；用高精度万用表检测工作电极和辅助电极间的电流。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
图1为本实用新型外加电场下三电极体系装置的结构示意图；
图2为本实用新型工作电极与绝缘支座的局部结构示意图图；
图3为图2的俯视图；
图4为本实用新型参比电极和辅助电极连接固定装置的结构示意图；
图5为本实用新型的参比电极和辅助电极连接固定装置的正视图。
附图中标记及对应的零部件名称：1-工作电极，2-参比电极，3-辅助电极，4-漆包线，5-热塑管，6-铝箔，7-固定装置，8-尼龙杆，9-无感电阻，10-电容，11-万用表，12-电位计，13-直流电源，14-热熔胶，15-绝缘底座。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
实施例1
本实施例提供了一种外加电场下电化学三电极体系装置，包括固定在容器内的工作电极1、参比电极2和辅助电极3，还包括外加直流电源13；工作电极1的一端端面上开设有圆形孔洞，圆形孔洞的轴线与工作电极1的轴线重合，孔洞内同轴设有漆包线4，漆包线4的下端面与工作电极1电性连接，漆包线4的外壁与工作电极1的孔洞内壁之间设置绝缘层，漆包线4通过绝缘层固定在工作电极1的孔洞内，工作电极1安装在绝缘底座15上，绝缘底座15固定在容器内。
在容器靠近工作电极1的外壁缠绕有铝箔6，此处也可采用其他导电材质替代铝箔6；铝箔6通过导线连接至直流电源13的负极；漆包线4的自由端穿出工作电极1的孔洞后，通过导线与直流电源13的正极连接。或者，铝箔6通过导线连接至直流电源13的正极；漆包线4的自由端穿出工作电极1的孔洞后，通过导线与直流电源13的负极连接。
实施例2
在实施例1的基础上进一步改进，所述漆包线4沿周向外层包裹有绝缘防水的热塑管5，热塑管5的外壁与工作电极1的孔洞的内壁之间通过热熔胶14固定，形成一个整体。
所述工作电极1的下表面缠绕有绝缘防水胶带，防止工作电极1内部渗水；在工作电极1的外壁与绝缘底座15的内壁之间的间隙内填充有环氧树脂胶，使工作电极固定于容器内的绝缘底座内。
漆包线4的绝缘水平不小于500V，铜线的截面积不少于2.5mm2；绝缘底座15的材料为聚四氟乙烯，最高承受温度260℃，且击穿电压较高。工作电极1的壁厚为2mm，内部的孔洞直径为10mm；绝缘底座的高度不大于20mm，使工作电极能够侵没于容器中的电解质溶液。
辅助电极3采用表面积较大的矩形电极片，使得外部所加的极化主要作用于工作电极1，辅助电极3本身的电阻小；辅助电极导线、矩形电极片由同一种材料构成。参比电极2采用带盐桥的饱和甘汞电极，呈毛细管尖端形状。
还包括固定装置7，本实施例中固定装置7包括长方体结构的亚克力板和尼龙杆8，在亚克力板上开设有两个安装通孔，用于安装参比电极2和辅助电极3；亚克力板在四角通过四根尼龙杆8固定在容器上。
实施例3
在实施例2的基础上进一步改进，还包括电位计12和万用表11；所述电位计12的两端通过导线分别连接至工作电极1和参比电极2，在漆包线4和铝箔6两端加上直流电压的条件下，用电位计12检测连接在参比电极2和工作电极1之间的电容两端电压；所述万用表11的两端通过导线分别连接至工作电极1和辅助电极3，在漆包线4和铝箔6两端加上直流电压的条件下，用万用表11检测工作电极1和辅助电极3之间的电流。
还包括无感电阻9和电容10；在万用表11两端的导线之间并联有电容10，利用电容充放电特性来解决可能出现在外加电压起始瞬间电位突变的问题；在辅助电极3与万用表11连接的导线上设有无感电阻9，起到限流作用。
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种外加电场下电化学三电极体系装置，包括固定在容器内的工作电极(1)、参比电极(2)和辅助电极(3)，其特征在于，还包括直流电源(13)；
所述工作电极(1)的一端端面上开设有孔洞，所述孔洞内同轴设有漆包线(4)，漆包线(4)的下端面与工作电极(1)电性连接，漆包线(4)的外壁与工作电极(1)的孔洞内壁之间设置绝缘层，工作电极(1)安装在绝缘底座(15)上；
在所述容器靠近工作电极(1)的外壁缠绕有铝箔(6)，铝箔(6)通过导线连接至直流电源(13)的负极/正极；漆包线(4)的自由端穿出工作电极(1)的孔洞后，通过导线与直流电源(13)的正极/负极连接。
2.根据权利要求1所述的一种外加电场下电化学三电极体系装置，其特征在于，所述漆包线(4)沿周向外层包裹有热塑管(5)，所述热塑管(5)的外壁与工作电极(1)的孔洞的内壁之间通过热熔胶(14)固定。
3.根据权利要求1所述的一种外加电场下电化学三电极体系装置，其特征在于，所述工作电极(1)的下表面缠绕有绝缘防水胶带；在工作电极(1)的外壁与绝缘底座(15)的内壁之间的间隙内填充有环氧树脂胶。
4.根据权利要求1所述的一种外加电场下电化学三电极体系装置，其特征在于，所述漆包线(4)的绝缘水平不小于500V，铜线的截面积不少于2.5mm2。
5.根据权利要求1所述的一种外加电场下电化学三电极体系装置，其特征在于，所述绝缘底座(15)的材料为聚四氟乙烯，最高承受温度260℃。
6.根据权利要求1所述的一种外加电场下电化学三电极体系装置，其特征在于，所述工作电极(1)的壁厚为2mm，内部的孔洞直径为10mm；绝缘底座的高度不大于20mm。
7.根据权利要求1所述的一种外加电场下电化学三电极体系装置，其特征在于，所述辅助电极(3)矩形电极片，所述参比电极(2)采用带盐桥的饱和甘汞电极，呈毛细管尖端形状。
8.根据权利要求1所述的一种外加电场下电化学三电极体系装置，其特征在于，还包括固定装置(7)，所述参比电极(2)和辅助电极(3)通过固定装置(7)固定在容器上。
9.根据权利要求1至8任一项所述的一种外加电场下电化学三电极体系装置，其特征在于，还包括电位计(12)和万用表(11)；
所述电位计(12)的两端通过导线分别连接至工作电极(1)和参比电极(2)，在漆包线(4)和铝箔(6)两端加上直流电压的条件下，用电位计(12)检测连接在参比电极(2)和工作电极(1)之间的电容两端电压；
所述万用表(11)的两端通过导线分别连接至工作电极(1)和辅助电极(3)，在漆包线(4)和铝箔(6)两端加上直流电压的条件下，用万用表(11)检测工作电极(1)和辅助电极(3)之间的电流。
10.根据权利要求9所述的一种外加电场下电化学三电极体系装置，其特征在于，还包括无感电阻(9)和电容(10)；在万用表(11)两端的导线之间并联有电容(10)，利用电容充放电特性来解决可能出现在外加电压起始瞬间电位突变的问题；在辅助电极(3)与万用表(11)连接的导线上设有无感电阻(9)。
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| CN202022714210.0U CN213600560U (zh) | 2020-11-20 | 2020-11-20 | 一种外加电场下电化学三电极体系装置 |
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