[实用新型]一种用于非常温电化学实验的参比电极系统

说明书

技术领域

本实用新型属于电化学设备领域，具体涉及一种用于非常温电化学实验的无污染、可靠的参比电极系统。

背景技术

人们在利用电化学工作站进行电化学实验过程中，常需采用一个具有恒定电位的参比电极对研究电极（也常称为工作电极）的电位进行观察、测定和控制。为保证电化学实验的可靠性及重复性，参比电极的电极电势须保持恒定且不能对工作电极造成污染。严格意义上讲，按照电极电势的定义，只有标准氢电极才是理想的参比电极，但现实中无法制备出真正的标准氢参比电极。在实际的电化学反应中，人们常采用电极电势已知且相对稳定的电极电对为参比电极，如饱和甘汞电极、汞/硫酸亚汞电极、汞/氧化汞电极、银/氯化银电极等。参比电极的稳定性很重要，不稳定的参比系统是造成电化学实验失败的一个主要原因。参比电极的电极电势与离子浓度及体系温度密切相关。

电化学实验过程中，将参比电极直接置于研究体系中会带来两个负面影响。一是液体接界电势的存在，二是参比电极与电化学实验系统之间的交叉污染。液体接界电势是两种不同的电解液直接接触时在界面处产生的电势差，液体接界电势会影响电极电势测试的准确性。参比电极与研究体系之间的交叉污染既会影响电化学反应的可靠性，同时也会引起参比电极内电解质溶液的污染，引起电位偏移，影响实验结果。人们常采用固体琼脂盐桥来降低液体接界电势及防止参比电极和电化学实验系统之间的相互污染。然而受限于琼脂盐桥在水溶液中的热稳定性，琼脂盐桥的最高使用温度不能超过40℃，否则琼脂会发生降解反应。因此常规的琼脂盐桥参比体系无法进行非常温及复杂体系的电化学测试。为满足非常温、腐蚀、易结垢等电化学反应体系的需求，中国科学院南京土壤研究所提出一种具有双层套管的银/氯化银参比电极，他们通过在电极内腔体内引入致密多孔陶瓷膜电极内芯，并对电极腔体、腔体内溶液及电极内芯的材料及结构进行了新的设计，提出一种新型高温银/氯化银电极参比电极（季国亮，林桂芳，CN2453440Y）。上海惠中医疗科技有限公司通过采用双重液接界面（第一液接界面为离子渗透膜/第二液接界面为砂芯），并将参比电极液态的内充液改成饱和氯化钾凝胶，该双重液接界面的参比电极可有效减低测试体系对参比电极的污染，防止液接界面的堵塞，保证参比电极的电位恒定（宋涛，杨楚生，朱季芬，刘彤，CN201540270U）。Mimos Berhad通过采用掺有氯化物和硼酸盐的固体水溶胶及纳米多孔聚合物取代常规的液体填充液及液接处的微孔陶瓷芯，提出一种零渗透的银/氯化银电极参比电极（Mimos Berhad，WO2011053116A2）。美国Warner公司通过采用离子交换膜替代液体接界处常规的陶瓷芯，将Ag/AgCl参比电极的工作温度范围拓展至5-80℃。采用离子交换膜为液接界面的参比电极虽然可有效降低电化学实验系统对参比电极的污染，防止液接界面的堵塞，保证参比电极的电位恒定，但却无法保证参比电极体系内参比液不向外界工作环境的泄露，而且高温操作更易引起膜的溶胀，导致参比电极内电解液向测试体系的泄露，污染电化学实验系统，影响测试结果的准确性及可靠性。

实用新型内容

本实用新型为满足非常温工作环境准确进行电化学实验的需求，提供一种用于非常温电化学实验的无污染、可靠的参比电极系统。该参比电极系统通过利用液体盐桥连接装置将非常温的电化学实验系统和常温的琼脂盐桥-参比电极池相连，液体盐桥提供温度缓冲的功能，既可保证电化学反应的非常温工作环境，又保证琼脂盐桥的常温工作环境，可满足非常温电化学实验可靠、稳定、无污染等要求。

本实用新型具体提供了一种用于非常温电化学实验的参比电极系统，其特征在于，所述参比电极系统包括液体盐桥连接装置和琼脂盐桥-参比电极池系统，其中：

液体盐桥连接装置由恒温容器以及一端带有鲁金毛细管的连接管组成，使用时，连接管带有鲁金毛细管的一端置于恒温容器内，另一端置于电化学实验系统的容器内，整个液体盐桥连接装置内填充与电化学实验系统相同的电解质溶液；

琼脂盐桥-参比电极池系统由琼脂盐桥、参比电极和参比电极池组成：

琼脂盐桥是一端带有鲁金毛细管的U型弯管，使用时，其带有鲁金毛细管的一端置于液体盐桥连接装置的恒温容器内，另一端置于参比电极池里；该U型弯管内部可填充有琼脂，在使用时可再在其内部填充实验所需的惰性电解质。

参比电极池是一个恒温容器，使用时，其内部填充参比电极电解质溶液，参比电极插入参比电极池内的电解质溶液中。