专利名称:实用电解池模拟负载箱的制作方法
本实用新型属于电化学技术领域：
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电化学恒电位仪在金属的腐蚀与防护、电源、电镀、电解，以及基础电化学研究中，是最常用的电子仪器之一。使用实际电解池来检测恒电位仪，不但电解液配制和电极制备很麻烦，而且测试具有很大的局限性，一般只作定性观察用。定量检测要用电解池模拟负载，用于单研究电极恒电位仪测试的模拟负载，可用图1中的滑线电阻R1、R2代替(摘自天津大学、北航“电化学测试技术”)，但使用调整都不太方便，用于双研究电极恒电位仪检测的模拟负载设计，未见有报道。
本实用新型可作一般单研究电极恒电位仪及双研究电极恒电位仪的检测用。
恒电位仪的控制电位范围、输出电位(槽压)、输出电流、参比输入电流、负载特性及容性负载范围，是恒电位仪的最主要几个性能指标，不但在研究和生产中，它是必测的指标，而且用户在购买验收新恒电位仪时，也可以通过这几个指标的测定，以判断仪器是否基本正常。恒电位仪与电解池连接，一般如图2所示。在一定的条件下，电解池可用图3所示的等效电路模拟，其中Rr是研究电极反应电阻，Cd是研究电极的双电层电容，R1是研究电极试样与参比电极鲁金毛细管间的溶液电阻，R′1是参比电极与辅助电极间溶液电阻Rm模拟参比电极盐桥电阻。控制电位范围φRW，即恒电位仪能给出的研究电极对参比电极最大变化范围。输出电位φCW，即辅助电极与研究电极间电位的最大变化范围。输出电流即恒电位仪能给出的最大电流值。当极化电流从零变到额定最大值时，φRW的变化值，就是恒电位仪的负载特性。为了全面评定恒电位仪的负载特性，应分别在大槽压和小槽压时测试，在这两种极端的情况下，如果恒电位仪设计制作不好，负载特性指标就过不了。如在大槽压时，未级功放管T4或T5的管压降VCe就很小，如果选用的功放管饱和压降较大，如图4中的Vces2，管子工作到饱和区，功放级失去调整能力，恒电位仪此时就会失去恒电位作用。在小槽压时，极化电源电压EC，基本上都加在功放管上，如果管子的反向击穿电压比较低，如图5所示，则功放管就可能工作到击穿区，恒电位仪也将失控。不同的研究电极，其双电层电容是不同的，就是同一研究电极在固定的电解液中，控制在不同的电极电位时，由于电极表面状态的改变，如生成氧化物或吸附等，其双电层电容也是不同。而恒电位实际上是一种既多级又深度负反馈的放大器，线路结构上就是不稳定的，很容易从负反馈变成正反馈，发生高频振
而无法工作。电极系统中的双电层电容等所构成的移相网络，又使恒电位仪更加容易自激振
，所以恒电位仪有一个对容性负载适应的能力，这就是容性负载范围。电极控制电位从负的最大值变到正的最大值，流过参比电极电流的最大值，即参比输入电流。参比电流太大，将产生较大的误差，并可能使参比电极极化而损坏。
只有使用电解池模拟负载箱，才能对恒电位仪性能指标进行正确测试。三电极体系电解池，在电化学研究中应用的最为广泛，但旋转环——盘电极，目前在金属的腐蚀与防腐、电催化、电分析、金属电沉积及有机电化学等领域中，也得到日益广泛的应用，与旋转环——盘电极配套使用的双研究电极恒电位仪，目前使用的已很普遍。盘、环研究电极和参比、辅助电极构成的四电极体系电解池与双研究电极恒电位仪连接，如图7所示。研究设计电解池模拟负载箱，以四电极体系电解池为对象更具有代表性，因为只要将Wr断开，它就变成三电极体系了。根据电解池电极等效电路模式及恒电位仪指标检测需要，实用四电极体系电解池模拟负载如图6所示。电位器W槽用来调整恒电位仪输出电位的大小，当调整W槽时，反馈量参比电极对研究电极Wd的电位φRWd随着改变，通过恒电位仪比较放大级的比较放大，恒电位仪的输出电流随着变化，它使φRWd重新恒定在原值，但此时盘输出电位φCWd却变化了，所以通过调整W槽电位器，就可以很方便地连续调整双研究电极恒电位仪盘输出电位的大小，如果是单研究电极恒电位仪，则可连续调整输出槽压的大小。输出电流开关K1，在单研究电极恒电位仪检测中，用来调整输出极化电流的大小。在双研究电极恒电位仪检测中，用来调整盘研究电极电流大小。通过调整W槽电位器，使输出电位为一个既定状态，如大槽压或小槽压，改变K1开关阻值，就可以使输出电流变化。为了使模拟负载能正确测定恒电位仪的负载特性，并适应性能指标不同的各种恒电位仪测试需要，K1分十档模拟恒电位仪工作在大槽压(双研究电极恒电位仪即盘电极输出电位)小电流、大槽压大电流、小槽压小电流、小槽压大电流等工作状态，除此之外还设一个中间过渡档。模拟状态中设中间过渡档，主要是为了方便测量参比电流及观察在不同电流量程档时，恒电位仪稳定性情况。K 各档刻度采取槽压／输出电流／阻值标志，对使用者选择来说，是比较清楚方便的。在旋转环——盘电极试验中，通过控制不同的环电极电位，即可测出不同的中间产物。中间产物在环电极上反应所形成的电流，即环电极电流，它是变化的，一般小于20mA。为了能全面地测定双研究电极恒电位仪的环控制部分负载特性，“环电流”开关K3各档电阻，也需与K1开关各档电阻一样，分别进行设计。“容性负载”开关K2的各档电容，模拟研究电极的双电层电容，用来检测恒电位仪带容性负载的能力。R17模拟参比电极的盐桥电阻。C7模拟园环——园盘电极间的小电容。为了安全地使用模拟负载箱检测恒电位仪，接了三个几何尺寸不同的快速熔断器座，以便用户根据被测恒电位仪输出电流的大小，选择一只合适的快速熔断器，安在其中一个座上。为了防止人体感应和干扰，模拟负载箱的箱体应与恒电位仪的屏蔽地相接。电解池模拟负载箱面板布置如图8所示。
利用电解池模拟负载箱，可检测一般恒电位仪的控制电位范围、槽压、输出电流、参比输入电流、负载特性、容性负载范围等，在生产中还可以利用它进行电压表、电流表校正。对于双研究电极恒电位仪，除同样可以对盘控制部分和环控制部分，分别进行以上各个项目检测外，还可以利用它进行盘、环电极电位间相互影响程度的测试。本负载箱与其它模拟负载相比，具有以下优点1.适用范围较广，不但适用于单研究电极恒电位仪，而且还用于双研究电极恒电位仪的检测。
2.负载设计有独到的考虑，能更全面地和更严格地对恒电位仪性能进行检测。在建立国内电化学恒电位仪标准时，本负载箱可考虑作为测试基准设备。
3.槽压可连续调整。负载还具有一定的过载保护能力。
权利要求
1.一种由阻性负载和容性负载组成的电解池模拟负载箱，其特征在于C1～C6模拟电解池中研究电极的双电层电容，组成容性负载，阻性负载有两组，R1～R4作环控制部分负载，R5～R14作盘控制部分负载。
2.根据权利要求
1设计的电解池模拟负载箱，其特征在于两组阻性负载，其数值主要依据大槽压小电流和小槽压大电流这两种工作状态而设计的。
专利摘要
实用电解池模拟负载箱根据对电化学实验中所用电解池模式的研究，提供了一种用于检测电化学恒电位仪的模拟负载箱设计，其中有参比电极与辅助电极，通过在大槽压和小槽压两种情况下评定恒电位仪的负载特性。该负载箱既可用于单研究电极恒电位仪的检测，也可用于双研究电极恒电位仪的检测，供恒电位仪的研制、生产和验收用。
文档编号G01N27/28GK87208890SQ87208890
公开日1988年8月17日 申请日期1987年6月3日
发明者李建基 申请人:李建基导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan