中的電解液可以導通，因此導電孔25、矩形凹槽26和在其中的導電瓊脂起到傳統(tǒng)電解池中魯金毛細管的作用。此外本發(fā)明中的所有導電金屬均由銅材料制成。
[0032]此外，在工作電極2的上表面上還設有磁鐵凹槽27，可以用來盛放磁鐵并用環(huán)氧膠固定并封住，因為有些基材具有鐵磁性，可以通過磁鐵吸引固定在基材凹槽23中；對于不具備鐵磁性的基材，需要用導電膠粘在導電金屬塊22上，當然，無論采用何種方式，放置基材后必須保證基材表面與矩形凸臺20的下表面平齊。
[0033]如圖7所示:儲液槽6由進口管60、出口管61、排氣管62和排液管64組成；排氣管62裝在儲液槽6頂部，配有閥門63，在系統(tǒng)內有空氣的情況下可以打開閥門63將空氣排出，關上閥門63后本發(fā)明系統(tǒng)成密閉體系；排液管64安裝在儲液槽6的最底端，有閥門65控制其排液。
[0034]以下為本發(fā)明系統(tǒng)的工作原理及步驟:
[0035]1.開始實驗前需要向體系加注電解液:本系統(tǒng)由電解池池體I上側的工作電極插口 12加入電解液，在加注電解液過程中工作電極2不能插入工作電極插口 12，先將儲液槽6排氣管62上的閥門63打開，然后由工作電極插口 12灌入電解液；閥門63在灌液過程中需要全程打開，否則將會引起裝置內空氣的積滯，流量閥5在灌液過程中也需要打開，否則不能正常灌液，當電解液淹沒工作電極插口 12數(shù)厘米后，停止加液，關閉閥門63，此外在加液過程中泵4處于停止運行的狀態(tài)。
[0036]電化學工作站的輔助電極信號線與輔助電極13連接，工作電極信號線與L形導電金屬21連接；圍堰11中的電解液通過鹽橋與參比電極連通，電化學工作站的參比電極信號線和參比電極連通，在實驗或者電鍍過程中，導電孔25、矩形凹槽26和在其中的導電瓊脂起到傳統(tǒng)電解池中魯金毛細管的作用，完成上述步驟，即可以將工作電極2插入工作電極插口 12，開始實驗。
[0037]2.實驗過程中:本實例中電解液的流動方式為循環(huán)流動，電解液從泵4出口流過轉子流量計3，進入電解池池體I的進口整流管14，在進口整流管14中流通截面由圓形過渡為方形，流經(jīng)流道10后又通過出口整流管15中流通截面由方形過渡為圓形，電解液流經(jīng)電解池池體I的過程中，流通截面最多是緩緩漸變的，沒有局部的突變，這使得電解池池體I中的流體在整個流道10范圍內充分發(fā)展，分布均勻，沒有漩渦；電解液流出電解池池體I后從儲液槽6上方的進口管60進入儲液槽6，儲液槽6容積較大，起到穩(wěn)定體系的作用；電解質從儲液槽6下方的出口管61流出經(jīng)流量閥5后進入泵4 ;轉子流量計3可以顯示電解液的流量，可以通過調節(jié)流量閥5，控制電解液在系統(tǒng)內的流量。
[0038]3.本系統(tǒng)運行一段時間后需要進行排氣操作:在運行過程中系統(tǒng)內的氣體會被流體帶入儲液槽6，在浮力的作用下液體中夾帶的氣泡會運動至儲液槽6的頂端并停留，當儲液槽6中出現(xiàn)氣體時，應該停止該系統(tǒng)運行；關閉泵4，系統(tǒng)內的電解液停止流動，然后打開閥門63，氣體會從排氣管62排出，排除氣體后，關閉閥門63，系統(tǒng)可重新運行，為防止排氣時連通器作用導致電解液從排氣管62溢出，排氣管62開口高于圍堰11的液面。
[0039]4.實驗停止后，電解液可以從儲液槽6底端的排液管64排出，停泵4后，打開流量閥5和閥門63，取下工作電極2，然后打開閥門65，電解液可通過軟管7依次流經(jīng)各個裝置后匯聚于儲液槽6并通過排液管64排出，為保證電解液順利排出，儲液槽6的安裝位置應該低于本系統(tǒng)的其他裝置，且排液管64應安裝于儲液槽6最底端。
[0040]5.每次實驗之后需要清洗本系統(tǒng):排出電解液后，確認泵4處于停止運行的狀態(tài)且工作電極2未插入工作電極插口 12 ;將儲液槽6排氣管62上的閥門63打開，否則將會引起裝置內空氣的積滯，將流量閥5打開，否則不能正常灌液，將閥門65關閉，否則會漏液；然后由工作電極插口 12灌入蒸餾水，當蒸餾水淹沒工作電極插口 12數(shù)厘米后，停止加液，關閉閥門63，打開泵4，調流量閥5到所需流量，循環(huán)一段時間，停泵4 ;全開流量閥5和閥門63，然后打開閥門65，廢液可通過軟管7依次流經(jīng)各個裝置后匯聚于儲液槽6并通過排液管64排出。
【主權項】
1.一種實現(xiàn)電解液水平流動及流速可控的電解池系統(tǒng)，包括電解池池體、工作電極、泵、流量計和儲液槽，其特征在于，所述電解池池體由具有長方形截面的流道及設置于流道上方的圍堰構成，所述流道兩端相對應地設置有由方管漸變過渡為圓管的進口整流管和出口整流管，所述圍堰內設置有與流道相連通的工作電極插口，所述工作電極插口正下方的流道底部鑲嵌有與流道平齊的輔助電極； 所述工作電極通過工作電極插口插入電解池池體形成有封閉的長方形流道，所述工作電極的下表面設置有矩形凸臺，矩形凸臺內設置有突出于工作電極上表面的L形導電金屬，L形導電金屬的下方連接有與所述矩形凸臺下表面形成有基材凹槽的導電金屬塊，所述導電金屬塊與矩形凸臺之間形成的縫隙內填充有密封膠，所述基材凹槽其中相對應的兩側設置有導電孔，位于導電孔正上方的工作電極上表面設置有與導電孔相連通的矩形凹槽，矩形凹槽內灌注有導電瓊脂； 所述進口整流管通過軟管依次連接有流量計、泵、流量閥和儲液槽的出口管，所述出口整流管通過軟管與儲液槽的進口管相連接，所述儲液槽還設置有帶有閥門的排氣管和排液管。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種實現(xiàn)電解液水平流動及流速可控的電解池系統(tǒng)，其特征在于，所述導電孔的孔徑在Imm以下。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種實現(xiàn)電解液水平流動及流速可控的電解池系統(tǒng)，其特征在于，所述儲液槽的布置低于本系統(tǒng)中的其他裝置。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種實現(xiàn)電解液水平流動及流速可控的電解池系統(tǒng)，其特征在于，所述排液管設置于儲液槽的底端。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種實現(xiàn)電解液水平流動及流速可控的電解池系統(tǒng)，其特征在于，所述工作電極上表面還設置有磁鐵凹槽。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種實現(xiàn)電解液水平流動及流速可控的電解池系統(tǒng)，其特征在于，所述基材凹槽內設置有與矩形凸臺下表面平齊的金屬基材。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種實現(xiàn)電解液水平流動及流速可控的電解池系統(tǒng)，其特征在于，所述輔助電極為鈦輔助電極且突出于電解池池體側邊。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種實現(xiàn)電解液水平流動及流速可控的電解池系統(tǒng)，其特征在于，所述基材凹槽的凹陷深度為8 - 100微米。
9.根據(jù)權利要求1所述的一種實現(xiàn)電解液水平流動及流速可控的電解池系統(tǒng)，其特征在于，所述導電金屬均由銅構成。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種實現(xiàn)電解液水平流動及流速可控的電解池系統(tǒng)，包括電解池池體、工作電極、泵、流量計和儲液槽，所述電解池池體由具有長方形截面的流道及設置于流道上方的圍堰構成，所述流道兩端相對應地設置有由方管漸變過渡為圓管的進口整流管和出口整流管，所述圍堰內設置有與流道相連通的工作電極插口，所述工作電極插口正下方的流道底部鑲嵌有與流道平齊的輔助電極；本發(fā)明系統(tǒng)不但使電解液流速穩(wěn)定且可控，同時通過裝置本身獨特的構造省去了魯金毛細管，避免電解液受障礙物干擾，并可獲得易于模擬和描述的流場，便于對電極表面過程機理的研究，此外還具有方便可靠，操作簡單，安全實用等優(yōu)點。
【IPC分類】G01N27-28
【公開號】CN104792837
【申請?zhí)枴緾N201510158296
【發(fā)明人】王為, 王藝霖, 牛海超
【申請人】天津大學
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月4日