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旋轉(zhuǎn)圓盤環(huán)盤電極的工作原理

更新時(shí)間:2022-08-11瀏覽:2062次
為了研究電極表面電流密度的分布情況、減少或消除擴(kuò)散層等因素的影響,電化學(xué)研究人員通過(guò)對(duì)比各種電極和攪拌的方式,開發(fā)出了一種高速旋轉(zhuǎn)的電極,由于這種電極的端面像一個(gè)盤,所以也叫旋轉(zhuǎn)圓盤電極(rotating disk electrode,RDE),簡(jiǎn)稱旋盤電極,還叫轉(zhuǎn)盤電極。還有基于這種電極進(jìn)一步改進(jìn)了的旋轉(zhuǎn)圓環(huán)電極等,可以測(cè)量更為復(fù)雜的電極過(guò)程的電化學(xué)參數(shù)。
 
旋轉(zhuǎn)圓盤電極是電極理論與流體動(dòng)力學(xué)結(jié)合的產(chǎn)物,因此它也稱為流體動(dòng)力學(xué)電極。其工作原理的基本要點(diǎn)是:物質(zhì)傳遞和電流密度受控于電化學(xué)活性物質(zhì),而電化學(xué)活性物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)是按流體動(dòng)力學(xué)規(guī)律進(jìn)行的。
 
 跟固態(tài)靜電極相比具有以下優(yōu)勢(shì):
 
  1、消除濃差極化;
 
  2、被拋光的電極表面,保持幾何形狀和尺寸不發(fā)生變化;
 
  3、可簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)裝置(如攪拌系統(tǒng));
 
  4、可準(zhǔn)確地表征已知量與被測(cè)量之間關(guān)系,制作簡(jiǎn)單,操作方便。
 
使用方法:
在測(cè)量時(shí)電極浸入測(cè)量溶液不宜太深,一般以2~3mm為宜。電極的轉(zhuǎn)速要適當(dāng),太慢時(shí)自然對(duì)流起主要作用,太快時(shí)則會(huì)出現(xiàn)湍流,不能得到有效參數(shù)。要求在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中保證電極表面出現(xiàn)層流狀態(tài)。
 
旋轉(zhuǎn)圓盤電極的極限擴(kuò)散電流密度公式,由V.G.Levich(前蘇聯(lián))于1942年提出,Levich方程如下,極限擴(kuò)散電流iL是研究電化學(xué)動(dòng)力學(xué)的重要參數(shù)。如果在不同轉(zhuǎn)速條件下測(cè)得iL值,作iL-ω1/2圖,可求出D;用標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定后可測(cè)反應(yīng)物種的濃度,常用于定量分析。
 
旋轉(zhuǎn)圓盤電極是一款定速旋轉(zhuǎn)系統(tǒng),集成了電化學(xué)領(lǐng)域的理念和技術(shù),助力與高??蒲性核T撛O(shè)備的圓盤電極與垂直于它的轉(zhuǎn)軸同心并具有良好的軸對(duì)稱;圓盤周圍的絕緣層相對(duì)有一定厚度,可以忽略流體動(dòng)力學(xué)上的邊緣效應(yīng);同時(shí)電極表面的粗糙度遠(yuǎn)小于擴(kuò)散層厚度。
 
  
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