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旋转圆盘装置在ORR领域的应用

  应用方向概论:


  旋转圆盘圆环电极主要用于电化学的流体动力学研究(或称动态力学、稳态力学研究等),实际应用主要在燃料电池、电镀、金属腐蚀等领域,也有纯粹做动态电化学技术研究的会应用到。


  要了解旋转圆盘圆环电极必须先了解流体动力学技术:在电化学技术中,若电极相对于电解质溶液保持静止不动,称静止电极技术;若电极和电解质溶液相对运动,称流体动力学技术。


  旋转圆盘电极(或称转盘电极)和旋转环盘电极是常用的两种流体动力学技术。转盘电极只有一圆盘,环盘电极则在圆盘外围设置一个圆环,盘与环之间只有很小的间隙,圆盘或环盘围绕中心轴旋转,转速由一个旋转系统调节和测量。在旋转圆盘电极的稳态技术中,电极附近液相内的有效扩散层厚度。

       旋转圆盘电极装置.jpg

  因而旋转圆盘电极比静止电极有以下优点:浓差极化稳定,极化曲线稳定性好,可以测量比较迅速的电化学反应。所以测量旋转圆盘电极的极化曲线,尤其在测定扩散系数、反应得失电子数、反应物浓度、电镀添加剂的整平作用和电极反应动力学参数等方面有广泛的应用。


  在旋转环盘电极稳态技术中,测量圆盘电极极化曲线的同时,控制圆环电极于一固定的电势,用以检测圆盘电极上产生的反应中间物,是检测反应中间物和研究电极反应机理的重要工具之一。


  现实案例:


  2016年底,中国首批量产的28辆氢燃料电池公交车先后在佛山、云浮两地投入示范运营。落户佛山(云浮)产业转移工业园的飞驰氢能源汽车项目全面建成投产后可形成每年5000辆氢燃料客车的生产能力,将成为国内规模较大的新能源燃料电池汽车生产基地。


  实际上,在氢燃料电池车的发展上,国外早就已经起步。日本目前正在致力于在2020年东京奥运会之前创建“氢能社会”,普及氢能燃料电池,丰田、本田等大型日本汽车产业正陆续推出氢燃料电池车,并在日本及欧洲国家得到推广。


  相比于锂电池来说,氢燃料电池在更高的能量密度以及快速充电上有优势,可随充随用。而且理想状况下,以一辆车百公里时速计,可行使5000小时,里程即为50万公里。不过在安全性上,氢燃料电池不如锂电池安全,有可能会发生泄漏爆炸,且爆炸的威力很大。除此之外,氢燃料电池的成本也是目前阻碍其大规模推广商用的因素,其关键部件全氟膜和铂催化剂的成本都很高。虽然氢燃料电池仍存在安全性及成本等方面的问题,但氢燃料电池车作为一种使用清洁能源的汽车,仍然有望成为未来的行业发展趋势。

      旋转圆盘装置在ORR领域的应用.jpg

  旋转圆盘电极仪器简介


  配合旋转圆盘或旋转圆盘圆环电极,与电化学工作站联用,广泛用于化学电源、电镀、金属腐蚀等应用领域和电化学技术研究。


  典型应用包括:氢燃料电池催化剂研究及评价;锂空气电池研究;电化学动力学研究;氧还原反应(ORR)、氧析出反应(OER)研究;缓蚀剂评价及研究;金属材料腐蚀电位研究等。


  旋转圆盘圆环装置及电极是目前国际上电化学领域应用最为广泛的产品,在众多论文中被提及,其优异的性能可以保证实验结果的客观性和稳定性。

  旋转圆盘电极装置技术参数及主要特点


  环境温度:0-50℃,相对湿度:≤80%,电源:220V,60Hz。


  同心圆、短轴、无旋转杆设计,保证最佳旋转效果,不会有偏心问题产生,


  转速控制:内置红外转速测定及反控装置,保证实际转速与设定转速一致高度、角度可调马达支架:一体化设计,马达在马达支架上高度自由调节,且不需要拆卸工作就可以做180度旋转,方便用户拆卸电极提供气体管路连接,双气管鼓气设计,鼓气时间,流量大小由机器面板设定。

        旋转环盘电极头.jpg

  【旋转圆盘电极装置技术参数】


  主机具备RDE和RRDE双功能,转速可手动控制,也可由电化学工作站遥控


  具备Spin-coatingstate(旋转涂布状态)功能


  电机旋转轴部件可以上下移动,横向、倒置,以方便对工作电极的涂布、修饰


  转速设定:0-8000rpm,转速范围:50-8000rpm


  转速稳定度:50-200rpm相对误差<1%,大于200rpm相对误差<0.5%


  清洗净化功能:有,时间设定0-499秒


  电极头径向跳动:≤0.05mm;无轴向窜动


  结果显示:全自动实时显示旋转速度\除氧时间\9种工作状态


  旋转轴:不锈钢,径向跳动小于0.05mm


  电机:瑞士进口品牌,空心杯低惯性直流伺服电机


  最大进气压力:5psi


  带宽:60Hz@3500rpm基线和1000rpm峰-峰调制


  接触电阻:小于5Ω,绝缘电阻:大于20MΩ


  远程:1V,相当于1000rpm,输出电压与转速成正比


  远程电平:TTL高电平触发


  外形尺寸:210X240X320,重量:8.5Kg,功耗:25W



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