專利名稱:實(shí)用電解池模擬負(fù)載箱的制作方法
本實(shí)用新型屬于電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域：
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電化學(xué)恒電位儀在金屬的腐蝕與防護(hù)、電源、電鍍、電解，以及基礎(chǔ)電化學(xué)研究中，是最常用的電子儀器之一。使用實(shí)際電解池來(lái)檢測(cè)恒電位儀，不但電解液配制和電極制備很麻煩，而且測(cè)試具有很大的局限性，一般只作定性觀察用。定量檢測(cè)要用電解池模擬負(fù)載，用于單研究電極恒電位儀測(cè)試的模擬負(fù)載，可用圖1中的滑線電阻R1、R2代替(摘自天津大學(xué)、北航“電化學(xué)測(cè)試技術(shù)”)，但使用調(diào)整都不太方便，用于雙研究電極恒電位儀檢測(cè)的模擬負(fù)載設(shè)計(jì)，未見有報(bào)道。
本實(shí)用新型可作一般單研究電極恒電位儀及雙研究電極恒電位儀的檢測(cè)用。
恒電位儀的控制電位范圍、輸出電位(槽壓)、輸出電流、參比輸入電流、負(fù)載特性及容性負(fù)載范圍，是恒電位儀的最主要幾個(gè)性能指標(biāo)，不但在研究和生產(chǎn)中，它是必測(cè)的指標(biāo)，而且用戶在購(gòu)買驗(yàn)收新恒電位儀時(shí)，也可以通過(guò)這幾個(gè)指標(biāo)的測(cè)定，以判斷儀器是否基本正常。恒電位儀與電解池連接，一般如圖2所示。在一定的條件下，電解池可用圖3所示的等效電路模擬，其中Rr是研究電極反應(yīng)電阻，Cd是研究電極的雙電層電容，R1是研究電極試樣與參比電極魯金毛細(xì)管間的溶液電阻，R′1是參比電極與輔助電極間溶液電阻Rm模擬參比電極鹽橋電阻?？刂齐娢环秶誖W，即恒電位儀能給出的研究電極對(duì)參比電極最大變化范圍。輸出電位φCW，即輔助電極與研究電極間電位的最大變化范圍。輸出電流即恒電位儀能給出的最大電流值。當(dāng)極化電流從零變到額定最大值時(shí)，φRW的變化值，就是恒電位儀的負(fù)載特性。為了全面評(píng)定恒電位儀的負(fù)載特性，應(yīng)分別在大槽壓和小槽壓時(shí)測(cè)試，在這兩種極端的情況下，如果恒電位儀設(shè)計(jì)制作不好，負(fù)載特性指標(biāo)就過(guò)不了。如在大槽壓時(shí)，未級(jí)功放管T4或T5的管壓降VCe就很小，如果選用的功放管飽和壓降較大，如圖4中的Vces2，管子工作到飽和區(qū)，功放級(jí)失去調(diào)整能力，恒電位儀此時(shí)就會(huì)失去恒電位作用。在小槽壓時(shí)，極化電源電壓EC，基本上都加在功放管上，如果管子的反向擊穿電壓比較低，如圖5所示，則功放管就可能工作到擊穿區(qū)，恒電位儀也將失控。不同的研究電極，其雙電層電容是不同的，就是同一研究電極在固定的電解液中，控制在不同的電極電位時(shí)，由于電極表面狀態(tài)的改變，如生成氧化物或吸附等，其雙電層電容也是不同。而恒電位實(shí)際上是一種既多級(jí)又深度負(fù)反饋的放大器，線路結(jié)構(gòu)上就是不穩(wěn)定的，很容易從負(fù)反饋?zhàn)兂烧答?，發(fā)生高頻振
而無(wú)法工作。電極系統(tǒng)中的雙電層電容等所構(gòu)成的移相網(wǎng)絡(luò)，又使恒電位儀更加容易自激振
，所以恒電位儀有一個(gè)對(duì)容性負(fù)載適應(yīng)的能力，這就是容性負(fù)載范圍。電極控制電位從負(fù)的最大值變到正的最大值，流過(guò)參比電極電流的最大值，即參比輸入電流。參比電流太大，將產(chǎn)生較大的誤差，并可能使參比電極極化而損壞。
只有使用電解池模擬負(fù)載箱，才能對(duì)恒電位儀性能指標(biāo)進(jìn)行正確測(cè)試。三電極體系電解池，在電化學(xué)研究中應(yīng)用的最為廣泛，但旋轉(zhuǎn)環(huán)——盤電極，目前在金屬的腐蝕與防腐、電催化、電分析、金屬電沉積及有機(jī)電化學(xué)等領(lǐng)域中，也得到日益廣泛的應(yīng)用，與旋轉(zhuǎn)環(huán)——盤電極配套使用的雙研究電極恒電位儀，目前使用的已很普遍。盤、環(huán)研究電極和參比、輔助電極構(gòu)成的四電極體系電解池與雙研究電極恒電位儀連接，如圖7所示。研究設(shè)計(jì)電解池模擬負(fù)載箱，以四電極體系電解池為對(duì)象更具有代表性，因?yàn)橹灰獙r斷開，它就變成三電極體系了。根據(jù)電解池電極等效電路模式及恒電位儀指標(biāo)檢測(cè)需要，實(shí)用四電極體系電解池模擬負(fù)載如圖6所示。電位器W槽用來(lái)調(diào)整恒電位儀輸出電位的大小，當(dāng)調(diào)整W槽時(shí)，反饋量參比電極對(duì)研究電極Wd的電位φRWd隨著改變，通過(guò)恒電位儀比較放大級(jí)的比較放大，恒電位儀的輸出電流隨著變化，它使φRWd重新恒定在原值，但此時(shí)盤輸出電位φCWd卻變化了，所以通過(guò)調(diào)整W槽電位器，就可以很方便地連續(xù)調(diào)整雙研究電極恒電位儀盤輸出電位的大小，如果是單研究電極恒電位儀，則可連續(xù)調(diào)整輸出槽壓的大小。輸出電流開關(guān)K1，在單研究電極恒電位儀檢測(cè)中，用來(lái)調(diào)整輸出極化電流的大小。在雙研究電極恒電位儀檢測(cè)中，用來(lái)調(diào)整盤研究電極電流大小。通過(guò)調(diào)整W槽電位器，使輸出電位為一個(gè)既定狀態(tài)，如大槽壓或小槽壓，改變K1開關(guān)阻值，就可以使輸出電流變化。為了使模擬負(fù)載能正確測(cè)定恒電位儀的負(fù)載特性，并適應(yīng)性能指標(biāo)不同的各種恒電位儀測(cè)試需要，K1分十檔模擬恒電位儀工作在大槽壓(雙研究電極恒電位儀即盤電極輸出電位)小電流、大槽壓大電流、小槽壓小電流、小槽壓大電流等工作狀態(tài)，除此之外還設(shè)一個(gè)中間過(guò)渡檔。模擬狀態(tài)中設(shè)中間過(guò)渡檔，主要是為了方便測(cè)量參比電流及觀察在不同電流量程檔時(shí)，恒電位儀穩(wěn)定性情況。K 各檔刻度采取槽壓／輸出電流／阻值標(biāo)志，對(duì)使用者選擇來(lái)說(shuō)，是比較清楚方便的。在旋轉(zhuǎn)環(huán)——盤電極試驗(yàn)中，通過(guò)控制不同的環(huán)電極電位，即可測(cè)出不同的中間產(chǎn)物。中間產(chǎn)物在環(huán)電極上反應(yīng)所形成的電流，即環(huán)電極電流，它是變化的，一般小于20mA。為了能全面地測(cè)定雙研究電極恒電位儀的環(huán)控制部分負(fù)載特性，“環(huán)電流”開關(guān)K3各檔電阻，也需與K1開關(guān)各檔電阻一樣，分別進(jìn)行設(shè)計(jì)?！叭菪载?fù)載”開關(guān)K2的各檔電容，模擬研究電極的雙電層電容，用來(lái)檢測(cè)恒電位儀帶容性負(fù)載的能力。R17模擬參比電極的鹽橋電阻。C7模擬園環(huán)——園盤電極間的小電容。為了安全地使用模擬負(fù)載箱檢測(cè)恒電位儀，接了三個(gè)幾何尺寸不同的快速熔斷器座，以便用戶根據(jù)被測(cè)恒電位儀輸出電流的大小，選擇一只合適的快速熔斷器，安在其中一個(gè)座上。為了防止人體感應(yīng)和干擾，模擬負(fù)載箱的箱體應(yīng)與恒電位儀的屏蔽地相接。電解池模擬負(fù)載箱面板布置如圖8所示。
利用電解池模擬負(fù)載箱，可檢測(cè)一般恒電位儀的控制電位范圍、槽壓、輸出電流、參比輸入電流、負(fù)載特性、容性負(fù)載范圍等，在生產(chǎn)中還可以利用它進(jìn)行電壓表、電流表校正。對(duì)于雙研究電極恒電位儀，除同樣可以對(duì)盤控制部分和環(huán)控制部分，分別進(jìn)行以上各個(gè)項(xiàng)目檢測(cè)外，還可以利用它進(jìn)行盤、環(huán)電極電位間相互影響程度的測(cè)試。本負(fù)載箱與其它模擬負(fù)載相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)1.適用范圍較廣，不但適用于單研究電極恒電位儀，而且還用于雙研究電極恒電位儀的檢測(cè)。
2.負(fù)載設(shè)計(jì)有獨(dú)到的考慮，能更全面地和更嚴(yán)格地對(duì)恒電位儀性能進(jìn)行檢測(cè)。在建立國(guó)內(nèi)電化學(xué)恒電位儀標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，本負(fù)載箱可考慮作為測(cè)試基準(zhǔn)設(shè)備。
3.槽壓可連續(xù)調(diào)整。負(fù)載還具有一定的過(guò)載保護(hù)能力。
權(quán)利要求
1.一種由阻性負(fù)載和容性負(fù)載組成的電解池模擬負(fù)載箱，其特征在于C1～C6模擬電解池中研究電極的雙電層電容，組成容性負(fù)載，阻性負(fù)載有兩組，R1～R4作環(huán)控制部分負(fù)載，R5～R14作盤控制部分負(fù)載。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1設(shè)計(jì)的電解池模擬負(fù)載箱，其特征在于兩組阻性負(fù)載，其數(shù)值主要依據(jù)大槽壓小電流和小槽壓大電流這兩種工作狀態(tài)而設(shè)計(jì)的。
專利摘要
實(shí)用電解池模擬負(fù)載箱根據(jù)對(duì)電化學(xué)實(shí)驗(yàn)中所用電解池模式的研究，提供了一種用于檢測(cè)電化學(xué)恒電位儀的模擬負(fù)載箱設(shè)計(jì)，其中有參比電極與輔助電極，通過(guò)在大槽壓和小槽壓兩種情況下評(píng)定恒電位儀的負(fù)載特性。該負(fù)載箱既可用于單研究電極恒電位儀的檢測(cè)，也可用于雙研究電極恒電位儀的檢測(cè)，供恒電位儀的研制、生產(chǎn)和驗(yàn)收用。
文檔編號(hào)G01N27/28GK87208890SQ87208890
公開日1988年8月17日 申請(qǐng)日期1987年6月3日
發(fā)明者李建基 申請(qǐng)人:李建基導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan