適用于平板電極的恒溫電化學(xué)工作池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種適用于平板電極的恒溫電化學(xué)工作池，包括位于基座上的恒溫水槽，所述恒溫水槽內(nèi)設(shè)有并排且底部相通的第一電極室和第二電極室，所述第一電極室頂部開口，底部封閉，所述第二電極室頂部開口，底部穿過所述基座也設(shè)有開口。該電化學(xué)工作池還具有控溫液體的進(jìn)口與出口。本發(fā)明的優(yōu)點是：這種工作池的結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，在使用平板電極作為工作電極進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)時，可以有效地避免導(dǎo)線與電極間的開路以及電解液滲入包覆絕緣體等現(xiàn)象，操作簡單方便，且可以準(zhǔn)確控制反應(yīng)過程中的電解質(zhì)溶液溫度。
【專利說明】適用于平板電極的恒溫電化學(xué)工作池
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電化學(xué)領(lǐng)域，具體是一種能夠準(zhǔn)確控制反應(yīng)溫度的電化學(xué)工作池，適用于以平板電極為工作電極的電化學(xué)反應(yīng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電化學(xué)是一門研究兩類導(dǎo)體接觸界面上所發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移及化學(xué)變化現(xiàn)象的科學(xué)，屬于化學(xué)學(xué)科的分支之一。電化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)單元主要由各類電極、電化學(xué)工作池和電解質(zhì)溶液這三部分組成，其中，電化學(xué)工作池是容納各類電極和電解質(zhì)溶液并提供化學(xué)反應(yīng)空間的關(guān)鍵裝置。
[0003]目前，市場上的電化學(xué)工作池種類很多，但很少有專門為平板電極設(shè)計的。所謂平板電極，指的是一類薄片狀結(jié)構(gòu)的導(dǎo)體，其形狀主要以矩形和圓形為主。在電化學(xué)反應(yīng)中，經(jīng)常會用到這類導(dǎo)體來作為整個體系的工作電極，一般的做法是每次都需要用導(dǎo)線引出，然后將不需要的導(dǎo)電區(qū)域用絕緣材料涂覆或密封，再將整個平板電極浸入到電解質(zhì)溶液中。這種方式步驟復(fù)雜、效率低、重復(fù)性差、人為干擾因素較多，往往會出現(xiàn)導(dǎo)線與電極間開路或虛焊、電解液滲入包覆絕緣體中等現(xiàn)象，且不容易精確計算工作電極表面的反應(yīng)面積。
[0004]另外，溫度控制也是電化學(xué)反應(yīng)中的一個重要環(huán)節(jié)，有很多反應(yīng)都需要在一定溫度下才能正常進(jìn)行。如果要在電化學(xué)反應(yīng)中控制溫度，比較常見的做法就是將整個電化學(xué)工作池浸泡入恒溫控制的水浴中，使工作池內(nèi)電解質(zhì)溶液溫度達(dá)到并穩(wěn)定在設(shè)定值后再進(jìn)行反應(yīng)。但這一方法的溫度控制效率不高、準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有電化學(xué)工作池功能方面的不足，本發(fā)明采用聚四氟乙烯為制作材料，開發(fā)設(shè)計了一種一體式結(jié)構(gòu)的恒溫電化學(xué)工作池，適用于以平板電極為工作電極的電化學(xué)反應(yīng)。
[0006]按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述適用于平板電極的恒溫電化學(xué)工作池，包括位于基座上的恒溫水槽，所述恒溫水槽內(nèi)設(shè)有并排且底部相通的第一電極室和第二電極室，所述第一電極室頂部開口，底部封閉，所述第二電極室頂部開口，底部穿過所述基座也設(shè)有開口。
[0007]進(jìn)一步的，所述恒溫水槽側(cè)壁設(shè)有控溫液體的進(jìn)口與出口 ；或者在所述恒溫水槽側(cè)壁設(shè)有控溫液體的進(jìn)口，控溫液體的出口設(shè)置于基座上，與恒溫水槽連通。
[0008]進(jìn)一步的，所述第一電極室和第二電極室之間通過毛細(xì)孔相通。
[0009]進(jìn)一步的，所述第一電極室和第二電極室內(nèi)部均為圓柱體腔室。
[0010]進(jìn)一步的，所述第二電極室底部在基座上的開口為圓形。
[0011]進(jìn)一步的，所述第一電極室和第二電極室的側(cè)壁與恒溫水槽的側(cè)壁不接觸，之間填充控溫液體。
[0012]進(jìn)一步的，所述第一電極室和第二電極室底部均與基座相連。[0013]本發(fā)明的優(yōu)點是:這種工作池的結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，在使用平板電極作為工作電極進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)時，可以有效地避免導(dǎo)線與電極間的開路以及電解液滲入包覆絕緣體等現(xiàn)象，操作簡單方便，且可以準(zhǔn)確控制反應(yīng)過程中的電解質(zhì)溶液溫度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的剖視圖。
[0015]圖2是本發(fā)明的俯視圖。
[0016]圖3是本發(fā)明的仰視圖。
[0017]圖4是本發(fā)明放置電極后的工作示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0019]本發(fā)明實施例由聚四氟乙烯材料制成，為一體式結(jié)構(gòu)，包括:位于中間位置的第一電極室I和第二電極室2、外圍恒溫水槽3及基座6。
[0020]如圖1?3所示，恒溫水槽3位于基座6上，所述恒溫水槽3內(nèi)設(shè)有并排且底部相通的第一電極室I和第二電極室2，圖示第一電極室I和第二電極室2內(nèi)部均為圓柱體腔室。所述第一電極室I頂部開口，底部封閉，專門用作放置參比電極11，參比電極11由第一電極室I的頂部開口放入電解質(zhì)溶液中。所述第二電極室2頂部開口，底部穿過所述基座6也設(shè)有開口，為輔助電極12和工作電極9的腔室。圖示中第二電極室2底部在基座6上的開口為圓形。輔助電極12從第二電極室2的上方浸入電解質(zhì)溶液中，工作電極(平板電極)9則通過與圓形開口直徑一致的密封圈10緊貼在第二電極室2下方的圓形開口處形成密封狀態(tài)，無需額外絕緣體包覆，如圖4所示。
[0021]如圖1所示，第一電極室I和第二電極室2之間通過一個位于底部的圓柱形毛細(xì)孔8相連。
[0022]外圍恒溫水槽3配有用于控溫液體循環(huán)的進(jìn)口 4與出口 5，以便保證工作時水槽內(nèi)液體溫度的恒定。所述進(jìn)口 4設(shè)于恒溫水槽3側(cè)壁，出口 5可以設(shè)于恒溫水槽3側(cè)壁，也可以設(shè)于基座6上，與恒溫水槽3連通。
[0023]整個裝置上方為開口設(shè)計，便于電解液的導(dǎo)入和導(dǎo)出；裝置基座6底部有一圓形開口 7，為第二電極室2的下方開口，如圖3所示。
[0024]可以看到，本發(fā)明具有以下特點:
1、使用聚四氟乙烯做為電化學(xué)工作池的制作材料，具有良好的耐腐蝕性、絕緣性、耐高低溫性、表面不粘性、耐大氣老化性、耐高低溫性、抗破壞性等優(yōu)點，比傳統(tǒng)的玻璃電化學(xué)池更易清洗且不容易碎裂。
[0025]2、兩個電極室之間通過位于底部的圓柱形毛細(xì)孔8相連，可以保證整個電化學(xué)工作池內(nèi)部電場的有效均勻分布。
[0026]3、該結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠很好地維持工作池中電解液在一定的溫度范圍內(nèi)，實際溫度與設(shè)定溫度比較相對誤差小于1%。
[0027]4、 每個電極在電化學(xué)工作池中都獨立分開放置，可以有效避免工作過程中電極之間的接觸而造成短路的現(xiàn)象。[0028]5、由于工作電極的放置方式是將其通過密封圈緊貼在第二電極室2下方的圓形開口處，無需額外的絕緣體包覆，且該圓形開口的面積固定，所以該裝置可以保證工作電極與電解質(zhì)溶液接觸的反應(yīng)面積為一恒定值，可以精確地進(jìn)行電化學(xué)理論計算。
[0029]6、與一般電化學(xué)工作池相比較，該裝置自帶外圍恒溫水槽3，加熱和保持電極室中電解質(zhì)溶液溫度的效果理想，且?guī)в醒h(huán)液的進(jìn)口 4和出口 5，使用操作簡單，適合各類電化學(xué)研究。
[0030]本發(fā)明所提出的電化學(xué)工作池可以通過3D打印、數(shù)控機(jī)床和灌澆鑄造等技術(shù)實現(xiàn)；制作使用的材料除了聚四氟乙烯以外，也可以使用玻璃、石英、陶瓷等。
【權(quán)利要求】
1.適用于平板電極的恒溫電化學(xué)工作池，其特征是:包括位于基座(6)上的恒溫水槽(3),所述恒溫水槽(3)內(nèi)設(shè)有并排且底部相通的第一電極室(I)和第二電極室(2)，所述第一電極室(I)頂部開口，底部封閉，所述第二電極室(2)頂部開口，底部穿過所述基座(6)也設(shè)有開口。
2.如權(quán)利要求1所述的適用于平板電極的恒溫電化學(xué)工作池，其特征是，所述恒溫水槽(3)側(cè)壁設(shè)有控溫液體的進(jìn)口(4)與出口(5)。
3.如權(quán)利要求1所述的適用于平板電極的恒溫電化學(xué)工作池，其特征是，所述恒溫水槽(3)側(cè)壁設(shè)有控溫液體的進(jìn)口(4)，控溫液體的出口(5)設(shè)置于基座(6)上，與恒溫水槽(3)連通。
4.如權(quán)利要求1所述的適用于平板電極的恒溫電化學(xué)工作池，其特征是，所述第一電極室(I)和第二電極室(2)之間通過毛細(xì)孔(8)相通。
5.如權(quán)利要求1所述的適用于平板電極的恒溫電化學(xué)工作池，其特征是，所述第一電極室(I)和第二電極室(2)內(nèi)部均為圓柱體腔室。
6.如權(quán)利要求1所述的適用于平板電極的恒溫電化學(xué)工作池，其特征是，所述第二電極室(2)底部在基座(6)上的開口為圓形。
7.如權(quán)利要求1所述的適用于平板電極的恒溫電化學(xué)工作池，其特征是，所述第一電極室(I)和第二電極室(2)的側(cè)壁與恒溫水槽(3)的側(cè)壁不接觸。
8.如權(quán)利要求1所述的適用于平板電極的恒溫電化學(xué)工作池，其特征是，所述第一電極室(I)和第二電極室(2)底部均與基座(6)相連。
【文檔編號】G01N27/28GK103529098SQ201310503407
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】余曉棟, 孫力, 楊慧中 申請人:江南大學(xué)