一種用于金屬土壤腐蝕電化學(xué)系統(tǒng)的半固態(tài)參比電極的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型是關(guān)于金屬土壤腐蝕電化學(xué)測試裝置的，尤其涉及一種用于土壤介質(zhì)中的金屬腐蝕電化學(xué)測試系統(tǒng)的參比電極.
【背景技術(shù)】
[0002]燃?xì)夤艿馈⑹凸艿馈⑹姓┧艿赖冉饘俟艿莱Ｄ曷裨O(shè)在地下，遭受嚴(yán)重的土壤腐蝕，金屬土壤腐蝕使得管道有效壁厚減少，當(dāng)管道所受壓力超過管道抗壓強度時，可能產(chǎn)生爆管及管網(wǎng)泄漏等事件，造成一定的經(jīng)濟損失，因此研究金屬的土壤腐蝕特性具有重要的意義。
[0003]電化學(xué)手段測量金屬的腐蝕特性，由于其快速準(zhǔn)確的特點已得到廣泛運用。金屬土壤腐蝕電化學(xué)測量系統(tǒng)中的參比電極主要為飽和甘汞電極和Ag/AgCl電極，電極頭上配套鹽橋以減小測量誤差。由于參比電極與鹽橋中電解液為液體狀態(tài)，長期置于土壤介質(zhì)中會流失，影響實驗測量，因此研究一種運用于土壤介質(zhì)金屬腐蝕電化學(xué)實驗的參比電極具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的，是克服現(xiàn)有電化學(xué)金屬腐蝕特性測量中參比電極的鹽橋的電解液在土壤介質(zhì)中易流失、影響實驗測量效果的缺陷，提供一種能夠長期進(jìn)行實驗以及在加溫等多種實驗條件下，實現(xiàn)電化學(xué)系統(tǒng)中參比電極及鹽橋的電解液不流失、能夠保證測量準(zhǔn)確性的參比電極。
[0005]本實用新型通過如下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
[0006]—種用于金屬土壤腐蝕電化學(xué)系統(tǒng)的半固態(tài)參比電極，包括鹽橋、電極腔體和電極內(nèi)芯；其特征在于，所述鹽橋包括聚四氟乙烯外殼1，該外殼為圓形筒狀結(jié)構(gòu)，其縱向中央位置設(shè)置有飽和電解質(zhì)室3，該飽和電解質(zhì)室3內(nèi)的飽和電解質(zhì)為半固體狀態(tài)的飽和電解質(zhì)；飽和電解質(zhì)室3的端部設(shè)置有多孔砂芯A2 ;筒狀結(jié)構(gòu)的外殼的多孔砂芯A2—端為敞開的一端，直接與土壤接觸，使多孔砂芯A2置于土壤中；在聚四氟乙烯外殼I的飽和電解質(zhì)室3的另一端處設(shè)置有內(nèi)螺紋；所述電極腔體的一端設(shè)置有外螺紋，通過外螺紋與聚四氟乙烯外殼I的內(nèi)螺紋相連接；電極腔體的縱向中央位置設(shè)置有電解液中腔5，電解液中腔5的電極腔體外螺紋的一端設(shè)置有多孔砂芯B9 ;電極腔體的另一端設(shè)置有內(nèi)螺紋；所述電極內(nèi)芯包括聚三氟乙烯外殼7，聚三氟乙烯外殼7的一端設(shè)置有外螺紋，通過外螺紋與電極腔體的內(nèi)螺紋相連接，聚三氟乙烯外殼7與電極腔體的連接處設(shè)置有密封圈6 ;聚三氟乙烯外殼7的縱向中央位置設(shè)置有Ag/AgCl絲4，在電極內(nèi)芯的另一端設(shè)置有金屬導(dǎo)體8，金屬導(dǎo)體8與Ag/AgCl絲4相連接。
[0007]所述飽和電解質(zhì)室3內(nèi)的飽和電解質(zhì)為半固體狀態(tài)的飽和硝酸鉀或者飽和氯化鉀。
[0008]所述的電解液中腔5內(nèi)的電解液為KCl。
[0009]所述的密封圈6為橡膠密封圈。
[0010]所述的Ag/AgCl絲4為表面覆蓋著AgCl的Ag絲。
[0011]本實用新型的金屬腐蝕電化學(xué)系統(tǒng)的參比電極，實現(xiàn)了在土壤介質(zhì)中長周期運行并在不斷改變溫度條件下保證參比電極及鹽橋中電解液的良好密封，電解液不流失，保證了土壤介質(zhì)中金屬腐蝕電化學(xué)實驗的準(zhǔn)確順利進(jìn)行。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型的參比電極示意圖；
[0013]圖2為本實用新型的參比電極鹽橋示意圖；
[0014]圖3為本實用新型的參比電極的電極腔體示意圖；
[0015]圖4為本實用新型的參比電極的電極內(nèi)芯示意圖。
[0016]本實用新型附圖標(biāo)記如下:
[0017]I 聚四氣乙稀外殼2 多孔砂芯A
[0018]3---飽和電解質(zhì)室4---Ag/AgCl絲
[0019]5---電解液中腔6---密封圈
[0020]7 聚二氣乙稀外殼8 金屬導(dǎo)體[0021 ]9---多孔砂芯B
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步描述。
[0023]如圖1所示，本實用新型的用于土壤介質(zhì)中的金屬腐蝕電化學(xué)系統(tǒng)的參比電極實驗裝置主要包括:鹽橋、電極腔體和電極內(nèi)芯；
[0024]所述鹽橋包括聚四氟乙烯外殼1，該外殼為圓形筒狀結(jié)構(gòu)，其縱向中央位置設(shè)置有飽和電解質(zhì)室3，飽和電解質(zhì)室3的端部設(shè)置有多孔砂芯A2 ;筒狀結(jié)構(gòu)外殼的多孔砂芯A2一端為敞開的一端，該端直接與土壤接觸；在聚四氟乙烯外殼I的飽和電解質(zhì)室3的另一端處設(shè)置有內(nèi)螺紋(參見圖2)。飽和電解質(zhì)室3內(nèi)根據(jù)腐蝕環(huán)境是否需要對氯離子進(jìn)行規(guī)避而選擇半固體狀態(tài)的飽和硝酸鉀或者飽和氯化鉀，半固體狀態(tài)的飽和硝酸鉀或者飽和氯化鉀是將硝酸鉀溶液或者氯化鉀溶液通過添加固化劑制成。多孔砂芯A2設(shè)置在飽和電解質(zhì)室3的頂端，以防止飽和硝酸鉀或者飽和氯化鉀的流失，多孔砂芯A2由于其多孔結(jié)構(gòu)可滲透電解質(zhì)所以能夠?qū)щ姟?br>[0025]所述電極腔體的一端設(shè)置有外螺紋，電極腔體通過外螺紋與聚四氟乙烯外殼I的內(nèi)螺紋相連接，兩者構(gòu)成一體；電極腔體的縱向中央位置設(shè)置有電解液中腔5，電解液中腔5的電極腔體外螺紋的一端設(shè)置有多孔砂芯B9 ;電極腔體的另一端設(shè)置有內(nèi)螺紋(參見圖3)。電解液中腔5內(nèi)充滿KCl電解液。
[0026]所述電極內(nèi)芯包括聚三氟乙烯外殼7，聚三氟乙烯外殼7的一端設(shè)置有外螺紋，電極內(nèi)芯通過外螺紋與電極腔體的內(nèi)螺紋相連接，將電極內(nèi)芯置于電極腔體中；聚三氟乙烯外殼7與電極腔體的連接處設(shè)置有橡膠密封圈6，以保證電極腔體與電極內(nèi)芯之間連接無孔隙，實現(xiàn)電極腔體與電極內(nèi)芯之間的密封，防止電解液的流失；聚三氟乙烯外殼7的縱向中央位置設(shè)置有Ag/AgCl絲4，即表面覆蓋著AgCl的Ag絲。在電極內(nèi)芯的另一端設(shè)置有金屬導(dǎo)體8，金屬導(dǎo)體8與Ag/AgCl絲4相連通，并且金屬導(dǎo)體8與外部的電化學(xué)測試系統(tǒng)相連接(參見圖4)。
[0027]上述的制備過程，是先將電極內(nèi)芯和電極腔體裝配好，再將其置于鹽橋中，旋轉(zhuǎn)電極腔體外螺紋與鹽橋內(nèi)螺紋，實現(xiàn)電極腔體與鹽橋連接，旋轉(zhuǎn)的同時擠壓了飽和電解質(zhì)室3中的飽和電解質(zhì)，使其填充滿整個飽和電解質(zhì)室3，以保證不斷路。
[0028]本實用新型用于土壤介質(zhì)中金屬腐蝕電化學(xué)測試時作為測量工作電極電勢參照比較的電極，要測量的金屬為工作電極，將工作電極與本實用新型通過導(dǎo)線連接至電化學(xué)工作站組成一個原電池，通過測量原電池電動勢，以本實用新型參比電極作為基準(zhǔn)，即可計算出工作電極的電位。實驗中金屬導(dǎo)體8與電化學(xué)工作站連接。原電池回路形成后，Ag/AgCl絲4上發(fā)生AgCl還原反應(yīng)，AgCl還原為Ag，為原電池的正極；工作電極發(fā)生金屬氧化反應(yīng)，為原電池負(fù)極，根據(jù)原電池電勢，即可計算出工作電極腐蝕電位。本實用新型使用時聚四氟乙烯外殼I的頂端與土壤接觸，多孔砂芯A2也與土壤接觸，飽和電解質(zhì)室3半固態(tài)電解質(zhì)滲透至多孔砂芯A2中保證電路不斷路，飽和電解質(zhì)室3中飽和硝酸鉀或者飽和氯化鉀由于其高濃度，使得參比電極與土壤兩個新界面的擴散作用主要來自于鹽橋，由于鹽橋中正負(fù)離子擴散速度差不多，使得液接電位基本消除，另外鹽橋防止土壤中有害離子滲透到電解液中腔5中污染電解質(zhì)。飽和電解質(zhì)室3中半固態(tài)電解質(zhì)由于其半固態(tài)狀態(tài)，不流動，防止了電解液中腔5中電解質(zhì)流失至土壤，保證實驗的順利進(jìn)行。
[0029]本實用新型的一種用于金屬土壤腐蝕電化學(xué)系統(tǒng)的半固態(tài)參比電極，其特點在于，運用了一種半固體狀態(tài)的鹽橋電解液，以防止電解液流失至土壤中、影響實驗的運行。整個系統(tǒng)簡單方便，可用于土壤中金屬腐蝕電化學(xué)的長期監(jiān)測。
【主權(quán)項】
1.一種用于金屬土壤腐蝕電化學(xué)系統(tǒng)的半固態(tài)參比電極，包括鹽橋、電極腔體和電極內(nèi)芯；其特征在于，所述鹽橋包括聚四氟乙烯外殼(I)，該外殼為圓形筒狀結(jié)構(gòu)，其縱向中央位置設(shè)置有飽和電解質(zhì)室(3)，該飽和電解質(zhì)室(3)內(nèi)的飽和電解質(zhì)為半固體狀態(tài)的飽和電解質(zhì)；飽和電解質(zhì)室(3)的端部設(shè)置有多孔砂芯A(2);筒狀結(jié)構(gòu)外殼的多孔砂芯A2 —端為敞開的一端，直接與土壤接觸，使多孔砂芯A(2)置于土壤中；在聚四氟乙烯外殼(I)的飽和電解質(zhì)室(3)的另一端處設(shè)置有內(nèi)螺紋；所述電極腔體的一端設(shè)置有外螺紋，通過外螺紋與聚四氟乙烯外殼(I)的內(nèi)螺紋相連接；電極腔體的縱向中央位置設(shè)置有電解液中腔(5)，電解液中腔(5)的電極腔體外螺紋的一端設(shè)置有多孔砂芯B (9);電極腔體的另一端設(shè)置有內(nèi)螺紋；所述電極內(nèi)芯包括聚三氟乙烯外殼(7)，聚三氟乙烯外殼(7)的一端設(shè)置有外螺紋，通過外螺紋與電極腔體的內(nèi)螺紋相連接，聚三氟乙烯外殼(7)與電極腔體的連接處設(shè)置有密封圈(6);聚三氟乙烯外殼(7)的縱向中央位置設(shè)置有Ag/AgCl絲(4)，在電極內(nèi)芯的另一端設(shè)置有金屬導(dǎo)體(8)，金屬導(dǎo)體(8)與Ag/AgCl絲(4)相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于金屬土壤腐蝕電化學(xué)系統(tǒng)的半固態(tài)參比電極，其特征在于，所述飽和電解質(zhì)室(3)內(nèi)的飽和電解質(zhì)為半固體狀態(tài)的飽和硝酸鉀或者飽和氯化鉀。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于金屬土壤腐蝕電化學(xué)系統(tǒng)的半固態(tài)參比電極，其特征在于，所述的電解液中腔(5)內(nèi)的電解液為KCl。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于金屬土壤腐蝕電化學(xué)系統(tǒng)的半固態(tài)參比電極，其特征在于，所述的密封圈(6)為橡膠密封圈。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于金屬土壤腐蝕電化學(xué)系統(tǒng)的半固態(tài)參比電極，其特征在于，所述的Ag/AgCl絲(4)為表面覆蓋著AgCl的Ag絲。
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于金屬土壤腐蝕電化學(xué)系統(tǒng)的半固態(tài)參比電極，包括鹽橋、電極腔體和電極內(nèi)芯；所述鹽橋包括圓形筒狀結(jié)構(gòu)的聚四氟乙烯外殼，其縱向中央位置設(shè)置有飽和電解質(zhì)室，其中的飽和電解質(zhì)為半固體狀態(tài)的飽和硝酸鉀或者飽和氯化鉀；該飽和電解質(zhì)室的端部設(shè)置有多孔砂芯A；多孔砂芯A的頂端直接與土壤相接觸。所述電極腔體通過螺紋與聚四氟乙烯外殼相連接，所述電極內(nèi)芯通過螺紋與電極腔體相連接。本實用新型實現(xiàn)了在土壤介質(zhì)中長周期運行并在不斷改變溫度條件下保證參比電極及鹽橋中電解液的密封良好，從而保證了土壤介質(zhì)中金屬腐蝕電化學(xué)實驗的準(zhǔn)確順利進(jìn)行。
【IPC分類】G01N17/02
【公開號】CN204758463
【申請?zhí)枴緾N201520460941
【發(fā)明人】田一梅, 郭浩, 陳瑛, 劉星飛, 王學(xué)彬
【申請人】天津大學(xué)
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年6月30日