一種用于分析鐵鉻液流電池中鐵離子價(jià)態(tài)的雙鹽橋參比電極的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種參比電極，特別是用于分析鐵鉻液流電池中鐵離子價(jià)態(tài)的雙鹽橋 參比電極。
【背景技術(shù)】
[0002] 鐵鉻液流電池與普通蓄電池的電活性物質(zhì)被包容在固態(tài)電極之內(nèi)的狀態(tài)不同，鐵 鉻液流電池的正、負(fù)極活性物質(zhì)主要存在于電解液中，含正、負(fù)極活性物質(zhì)的電解液分別裝 在正、負(fù)極儲(chǔ)液罐中。鐵鉻液流電池工作時(shí)，正、負(fù)極電解液通過液泵循環(huán)流過電堆發(fā)生氧 化還原反應(yīng)，正、負(fù)極電解液由離子交換膜隔開。鐵鉻液流電池正負(fù)極電解液一樣，均為鐵 鉻混合的鹽酸溶液，正、負(fù)極分別以鐵離子、鉻離子為活性物質(zhì)，電池正極是Fe (II )/Fe (III) 電對(duì)，電池負(fù)極是Cr (III)/Cr (II)電對(duì)。
[0003] 鐵鉻液流電池充放電過程中，其正極的鐵離子價(jià)態(tài)、負(fù)極的鉻離子價(jià)態(tài)是不斷變 化的。由于在充放電過程中還存在少量的副反應(yīng)，以及水的滲透和鐵、鉻離子的滲透，鑒于 這些現(xiàn)象的存在和持續(xù)發(fā)展有可能影響電池安全運(yùn)行，需要對(duì)處于工作狀態(tài)下的電池正極 的不同價(jià)態(tài)的鐵離子濃度進(jìn)行檢測(cè)，得到電池的充放電狀態(tài)，以便保證鐵鉻液流電池的安 全運(yùn)彳丁，提1?鐵絡(luò)液流電池的壽命。
[0004] 目前Fe2+濃度的測(cè)定方法有：重鉻酸鉀滴定法、鄰菲羅啉分光光度法等，F(xiàn)e3+濃度 的測(cè)定方法有磺基水楊酸比色法等，但這些方法都無法用在鐵鉻電解液中Fe'Fe 3+的濃度 測(cè)試。目前沒有檢測(cè)鐵鉻液流電池中鐵離子價(jià)態(tài)的相關(guān)資料或?qū)＠?br>[0005] 在電解液中安裝參比電極和工作電極，電位測(cè)試儀通過與其配接的參比電極和工 作電極檢測(cè)鐵鉻液流電池正極電位的變化，由此得到的測(cè)試電位，根據(jù)能斯特公式可以得 到電池的充放電態(tài)。
[0006] 使用這種方法需要用到指示電極、參比電極、電位計(jì)等，參比電極的性能影響校準(zhǔn) 曲線的建立和電解液的測(cè)試結(jié)果。專利號(hào)為02288474. 2的中國專利公開了一種電位滴定 儀，尤其涉及一種甘汞電極，包括甘汞、套管、加液口、鹽橋，其特點(diǎn)是在套管內(nèi)注有非水溶 液。該電極結(jié)構(gòu)簡單，解決了非水溶液滴定分析的靜電干擾問題，具有滴定曲線光滑、滴定 終點(diǎn)電位突躍明顯的優(yōu)點(diǎn)，該類參比電極具有可逆性、穩(wěn)定性和重現(xiàn)性好，溫度系數(shù)小，適 用溫度范圍寬的優(yōu)點(diǎn)。然而鐵鉻電解液中含有高濃度的鐵離子、鉻離子、鹽酸等，如將飽和 甘汞電極直接放入電解液中作為參比電極，電解液中大量存在的離子會(huì)滲透通過多孔陶瓷 芯液接部位，進(jìn)入電極內(nèi)部，污染電極，進(jìn)而會(huì)造成參比電極性質(zhì)變化，讀數(shù)不穩(wěn)等一系列 問題，造成分析不準(zhǔn)確，影響分析測(cè)試的結(jié)果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于解決參比電極易被污染的問題，提供一種用于分析鐵鉻液流電 池中鐵離子價(jià)態(tài)的雙鹽橋參比電極，所述的的雙鹽橋參比電極在現(xiàn)有飽和甘汞電極的基礎(chǔ) 上進(jìn)行改造和完善，適合于分析鐵鉻液流電池電解液中鐵離子價(jià)態(tài)。
[0008] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下： 一種用于分析鐵鉻液流電池中鐵離子價(jià)態(tài)的雙鹽橋參比電極，包括普通飽和甘汞電 極，其特征在于：在普通飽和甘汞電極的外部增加一個(gè)帶螺紋的套管，套管一端螺紋連接第 一壓緊螺帽，第一壓緊螺帽內(nèi)設(shè)密封圈，并由第一壓緊螺帽固定在普通飽和甘汞電極上，普 通飽和甘汞電極的陶瓷砂芯鹽橋位于套管內(nèi)；套管另一端螺紋連接第二壓緊螺帽，第二壓 緊螺帽內(nèi)設(shè)置兩個(gè)密封圈，密封圈之間設(shè)有離子膜；套管內(nèi)填充第二節(jié)鹽橋填充液，離子膜 作為第二鹽橋的液接部位。
[0009] 所述離子膜為選擇性氯離子交換膜。
[0010] 所述套管內(nèi)填充的第二節(jié)鹽橋填充液為飽和氯化鉀溶液。
[0011] 所述第一壓緊螺帽內(nèi)的密封圈優(yōu)選為氟橡膠密封圈。
[0012] 所述第二壓緊螺帽內(nèi)的密封圈優(yōu)選為耐酸橡膠密封圈。
[0013] 所述電極適用于分析鐵鉻液流電池中鐵離子價(jià)態(tài)。
[0014] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：采用雙鹽橋參比電極結(jié)構(gòu)，且第二鹽橋液接部位使用的是選擇 性氯離子交換膜，只允許氯離子通過，填充液用的是飽和氯化鉀溶液，氯離子不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生 污染，電解液中大量存在的其他離子不能通過，從而避免了參比電極被污染的問題，具有抗 酸、抗干擾能力強(qiáng)、性能穩(wěn)定、可長期使用等優(yōu)點(diǎn)，適合用于分析鐵鉻液流電池中鐵離子價(jià) 〇
[0015] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明的保護(hù)范圍并不以具體實(shí)施 方式為限，而是由權(quán)利要求加以限定。
【附圖說明】
[0016] 圖1普通飽和甘汞電極的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖2本發(fā)明的雙鹽橋參比電極的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖3是普通參比電極和本發(fā)明的雙鹽橋參比電機(jī)的測(cè)試結(jié)果對(duì)比圖。
[0019] 其中：1_陶瓷砂芯鹽橋，2_飽和氣化鐘，3_玻璃外殼，4_氣化亞萊，5_萊，6_連 接導(dǎo)線，7-加液孔，8-第二壓緊螺帽，9-耐酸橡膠密封圈，10-離子膜，11-帶螺紋的套管， 12-普通飽和甘汞電極，13-氟橡膠密封圈，14-第一壓緊螺帽。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所述的技術(shù)方案給予進(jìn)一步詳細(xì)的說明，但有必要 指出以下實(shí)施例只用于對(duì)
【發(fā)明內(nèi)容】
的描述，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
[0021] 實(shí)施例1 參見圖1和圖2。一種用于分析鐵鉻液流電池中鐵離子價(jià)態(tài)的雙鹽橋參比電極，如圖 2所示，包括普通飽和甘汞電極12,在普通飽和甘汞電極12的外部增加一個(gè)帶螺紋的套管 11，帶螺紋的套管11內(nèi)填充第二節(jié)鹽橋填充液飽和氯化鉀溶液，帶螺紋的套管11兩端分別 有壓緊螺帽8、14,通過螺紋與帶螺紋的套管11相連接。其中第一壓緊螺帽14在旋入套管 11的同時(shí)，通過壓縮螺帽內(nèi)的氟橡膠密封圈13來壓緊飽和甘汞電極12,將套管11固定在 普通飽和甘汞電極上。普通飽和甘汞電極陶瓷砂芯鹽橋1位于套管11內(nèi)；帶螺紋的套管11 的另一端螺紋連接第二壓緊螺帽8,第二壓緊螺帽8內(nèi)設(shè)置有兩個(gè)耐酸橡膠密封圈9,耐酸 橡膠密封圈9通過第二壓緊螺帽8固定在帶螺紋的套管11上并形成密封，耐酸橡膠密封圈 9中間設(shè)有離子膜10,離子膜10作為第二鹽橋的液接部位，離子膜10為選擇性氯離子交換 膜。
[0022] 本發(fā)明的雙鹽橋參比電極用于分析鐵鉻液流電池中鐵離子價(jià)態(tài)，在鐵鉻液流電池 的電解液中安裝所述的參比電極和石墨盤工作電極，電位測(cè)試儀通過與其配接的參比電極 和工作電極檢測(cè)電解液電位的變化，由得到的測(cè)試電位，根據(jù)能斯特公式可以得到電池的 充放電態(tài)，測(cè)試電位的穩(wěn)定性直接影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0023] 表1為用現(xiàn)有普通飽和甘汞電極作為參比電極，每0. 5小時(shí)測(cè)試一次的電位值。表 2采用本發(fā)明電極作為參比電極，每1小時(shí)測(cè)試一次的電位值。參考圖3,橫坐標(biāo)代表時(shí)間 (各電極的起始時(shí)間記為〇)，縱坐標(biāo)代表各時(shí)間對(duì)應(yīng)的毫伏值?？梢悦黠@看出本發(fā)明的參比 電極用于鐵鉻液流電池中鐵離子測(cè)試時(shí)，45小時(shí)內(nèi)，其輸出毫伏值變化在IOmV以內(nèi)，而傳 統(tǒng)參比電極的讀數(shù)在21小時(shí)內(nèi)已經(jīng)漂移了 24mV?？傊?，本發(fā)明的參比電極準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性 以及可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)參比電極。
[0024] 表1現(xiàn)有普通飽和甘汞電極作為參比電極測(cè)試結(jié)果_
與現(xiàn)有普通飽和甘汞電極相比，本發(fā)明的雙鹽橋參比電極增加了選擇性氯離子交換膜 和第二鹽橋，電解液中大量存在的其他離子不能通過該膜進(jìn)入電極，避免了參比電極被污 染的問題，具有抗酸、抗干擾能力強(qiáng)、性能穩(wěn)定、可長期使用等優(yōu)點(diǎn)，適合用于鐵鉻電解液中 鐵離子價(jià)態(tài)的分析。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于分析鐵鉻液流電池中鐵離子價(jià)態(tài)的雙鹽橋參比電極，包括普通飽和甘汞電 極（12)，其特征在于：在普通飽和甘汞電極（12)的外部增加一個(gè)帶螺紋的套管（11)，套管 (11) 一端螺紋連接第一壓緊螺帽（14)，第一壓緊螺帽（14)內(nèi)設(shè)密封圈（13)，并由第一壓緊 螺帽（14)固定在普通飽和甘汞電極（12)上，普通飽和甘汞電極（12)的陶瓷砂芯鹽橋（1) 位于套管（11)內(nèi)；套管（11)另一端螺紋連接第二壓緊螺帽（8)，第二壓緊螺帽（8)內(nèi)設(shè)置 兩個(gè)密封圈（9)，密封圈之間設(shè)有離子膜（10);套管（11)內(nèi)填充第二節(jié)鹽橋填充液，離子膜 (10)作為第二鹽橋的液接部位。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于分析鐵鉻液流電池中鐵離子價(jià)態(tài)的雙鹽橋參比電極，其 特征在于：所述的離子膜（10)為選擇性氯離子交換膜。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于分析鐵鉻液流電池中鐵離子價(jià)態(tài)的雙鹽橋參比電極，其 特征在于：所述的套管（11)內(nèi)填充的第二節(jié)鹽橋填充液為飽和氯化鉀溶液。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于分析鐵鉻液流電池中鐵離子價(jià)態(tài)的雙鹽橋參比電極，其 特征在于：所述第一壓緊螺帽（14)內(nèi)的密封圈為氟橡膠密封圈（13)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于分析鐵鉻液流電池中鐵離子價(jià)態(tài)的雙鹽橋參比電極，其 特征在于：所述第二壓緊螺帽（8)內(nèi)的密封圈為耐酸橡膠密封圈（9)。
【專利摘要】一種用于分析鐵鉻液流電池中鐵離子價(jià)態(tài)的雙鹽橋參比電極，包括普通飽和甘汞電極，在普通飽和甘汞電極的外部增加一個(gè)帶螺紋的套管，套管一端螺紋連接第一壓緊螺帽，第一壓緊螺帽內(nèi)設(shè)密封圈，并由第一壓緊螺帽固定在普通飽和甘汞電極上，普通飽和甘汞電極的陶瓷砂芯鹽橋位于套管內(nèi)；套管另一端螺紋連接第二壓緊螺帽，第二壓緊螺帽內(nèi)設(shè)置兩個(gè)密封圈，密封圈之間設(shè)有離子膜；套管內(nèi)填充第二節(jié)鹽橋填充液，離子膜作為第二鹽橋的液接部位。該參比電極采用雙鹽橋結(jié)構(gòu)，且第二鹽橋液接部位使用選擇性氯離子交換膜，避免了參比電極被污染的問題，具有抗酸、抗干擾能力強(qiáng)、性能穩(wěn)定、可長期使用等優(yōu)點(diǎn)，適合用于分析鐵鉻電解液中鐵離子價(jià)態(tài)。
【IPC分類】G01N27/333
【公開號(hào)】CN105092673
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410182276
【發(fā)明人】馬志啟, 賀高紅, 張祖玲
【申請(qǐng)人】蘇州久潤能源科技有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2014年5月4日
【公告號(hào)】WO2015169097A1