一种液流电池多孔电极材料电化学测试用工作电极的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种液流电池多孔电极材料电化学测试用工作电极，包括电极套、导线、密封垫片、电极、多孔电极材料夹套，所述电极套下部可与多孔电极材料夹套上部通过螺纹连接；所述密封垫片置于电极套和多孔电极材料夹套之间，阻止电解液渗入；所述多孔电极材料夹套下部开有圆形或方形的小孔，用于放置多孔电极材料。该种工作电极结构简单，操作方便，成本低廉，实用性强，非常适宜于对碳毡、石墨毡等多孔材料进行电化学测量。
【专利说明】一种液流电池多孔电极材料电化学测试用工作电极
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及材料电化学性能测试领域，特别涉及全钒液流电池用电极材料的电化学测试用工作电极。
【背景技术】
[0002]全钒液流电池因其具有输出功率和容量相互独立，系统设计灵活；能量效率高，寿命长，运行稳定性和可靠性高，自放电低；选址自由度大，无污染、维护简单，运营成本低，安全性高等优点，在规模储能方面具有广阔的发展前景，被认为是解决太阳能、风能等可再生能源发电系统随机性和间歇性非稳态特征的有效方法，在可再生能源发电和智能电网建设中有着重大需求。
[0003]电极作为液流电池的关键部件之一，其性能对液流电池的影响极大，尤其是电极的电催化活性，直接决定电化学反应的本征反应速率，在极大程度上影响着电池的工作电流密度和能量效率。采用三电极体系进行电化学测试是一种评价电极材料电催化活性的常用手段。
[0004]现在的电化学测量用工作电极主要由电极、电极套和导线构成，通常是用聚四氟乙烯等绝缘管制成电极套，将外径略大于电极套内径的电极紧紧压入电极套中，电极与导线端部可以采用焊接或者通过导电胶、胶黏剂粘结的方式连接起来。这种工作电极比较适合用来研究溶解于溶液中的化学物质，或者是从外部导入的某气体的电化学特性。如果用来评价电极材料的电催化性能的话，其较适合于测试粉末类材料，即将粉末类材料和粘结剂通过溶剂配成墨水状，然后滴在工作电极表面，干燥后进行测试。然而目前液流电池的电极材料主要为碳毡或石墨毡这类多孔碳纤维编织材料，如果使用上述工作电极，就需要将其研磨成粉末，但研磨过程会对碳纤维造成结果上的破坏，导致其微观结构和比表面积都发生巨大变化，进而使得测试结果不准确。因此目前液流电池电极材料的电化学测试多是通过用树脂或石蜡将电极试样封嵌后打磨露出电极表面进行测试。这样做一方面电极制作过程复杂费时，另一方面打磨过程可能会破坏碳纤维表面，导致实验数据产生偏差，影响测量结果的准确性。
实用新型内容
[0005]本实用新型要解决的问题是提供一种结构简单、操作方便、实用性强的电化学测量用工作电极，尤其适宜于对碳毡、石墨毡等多孔材料进行电化学测量。
[0006]为解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案:
[0007]一种液流电池多孔电极材料电化学测试用工作电极，包括电极套、密封垫片、电极、多孔电极材料夹套，所述电极套下端设有凹槽，电极置于电极套的凹槽内；多孔电极材料夹套上端设有凹槽，凹槽底部向下设有通孔，电极套的下端置于多孔电极材料夹套上端的凹槽内；于电极套的下端面与多孔电极材料夹套的凹槽底部间设有密封垫片，于电极下方的密封垫片上开设有小孔，小孔的位置与凹槽底部通孔相对应；电极经小孔与凹槽底部通孔相通，另一侧用导线引出。
[0008]所述电极套下部设有外螺纹、多孔电极材料夹套上端的凹槽内壁上设有内螺纹，电极套与多孔电极材料夹套通过螺纹相螺合。
[0009]所述密封垫片置于电极套和多孔电极材料夹套之间，阻止电解液渗入；所述多孔电极材料夹套凹槽底部开有圆形或方形的通孔，用于放置待测多孔电极材料。
[0010]所述通孔的高度与密封垫片厚度的和等于待测样品的厚度；电极材质选择对钒离子氧化还原反应催化活性弱的玻碳或金属钛，以获得低的背景电流。
[0011]所述电极套和多孔电极材料夹套为聚四氟乙烯或聚醚醚酮材质。
[0012]所述密封垫片为氟橡胶或聚四氟乙烯垫片。
[0013]所述多孔电极材料夹套中的样品放置孔可根据待测样品的形状和大小设计加工，但要小于电极的尺寸，以保证待测样品和电极完全接触。
[0014]本实用新型主要用于对多孔电极材料进行电化学测试，例如对全钒液流电池的电极材料的电催化性能进行研究。本发明结构简单，操作方便，成本低廉，实用性强；对多孔电极材料没有任何破坏，非常有利于全钒液流电池电极材料电化学性能的研究，在电池设计初期对电极材料进行筛选。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型工作电极的结构示意图。
[0016]其中:1导线；2电极套；3电极；4密封垫片;5多孔电极材料夹套；6待测多孔材料样品。
【具体实施方式】
[0017]实施例
[0018]下面结合图1通过具体实施例对本实用新型作进一步解释。
[0019]如图1所示，一种液流电池多孔电极材料电化学测试用工作电极，包括I导线、2电极套、3电极、4密封垫片和5多孔电极材料夹套，其中，导线I可以为铜、银、金、钼等金属丝或金属棒；电极3为玻碳或金属钛材质的圆盘，高度2-5皿1，直径3-lOmm ;导线I通过导电胶枯在电极3上，然后挤压入电极套2中；电极套2和多孔电极材料夹套5均为聚四氟乙烯材质，电极套内径为3-10皿1，外径6-20皿1，多孔电极材料夹套5外径为16-30皿1，上部内径6-20皿1，与电极套2通过螺纹连接，下部内径3-6皿1，高度2-5皿1，用于放置待测多孔材料样品。密封垫片4为氟橡胶片，厚0.5-lmm，置于电极套和多孔电极材料夹套之间，阻止电解液渗入。
[0020]进行电化学测试时，只需将剪切好的待测多孔材料样品压入多孔电极材料夹套5下部的小孔中并压紧，使其与电极3接触良好，即可开始测量。更换样品简单快捷，只需将小孔中测完的多孔材料样品取出，再压入新的样品即可。如果电极3表面被污染，可以取下通过螺纹连接的多孔电极材料夹套5，然后将电极3的表面抛光清洁干净即可，操作简单，使用方便。并可根据待测样品的尺寸更换不同的多孔电极材料夹套，达到“一极多用”的目的。
【权利要求】
1.一种液流电池多孔电极材料电化学测试用工作电极，包括电极套(2)、密封垫片(4)、电极(3)、多孔电极材料夹套(5)，其特征在于:所述电极套(2)下端设有凹槽，电极(3)置于电极套的凹槽内；多孔电极材料夹套(5)上端设有凹槽，凹槽底部向下设有通孔，电极套(2)的下端置于多孔电极材料夹套(5)上端的凹槽内；于电极套(2)的下端面与多孔电极材料夹套(5)的凹槽底部间设有密封垫片(4)，于电极(3)下方的密封垫片(4)上开设有小孔，小孔的位置与凹槽底部通孔相对应；电极(3)经小孔与凹槽底部通孔相通。
2.按照权利要求1所述的工作电极，其特征在于:电极(3)经导线(I)引出。
3.按照权利要求1所述的工作电极，其特征在于:所述电极套(2)下部设有外螺纹、多孔电极材料夹套(5)上端的凹槽内壁上设有内螺纹，电极套(2)与多孔电极材料夹套通过螺纹相螺合。
4.按照权利要求1所述的工作电极，其特征在于:所述密封垫片置于电极套和多孔电极材料夹套之间，阻止电解液渗入；所述多孔电极材料夹套凹槽底部开有圆形或方形的通孔，用于放置待测多孔电极材料。
5.按照权利要求1所述的工作电极，其特征在于:所述通孔的高度与密封垫片厚度的和等于待测样品的厚度；电极材质选择对钒离子氧化还原反应催化活性弱的玻碳或金属钛，以获得低的背景电流。
6.按照权利要求1所述的工作电极，其特征在于:所述电极套和多孔电极材料夹套为聚四氟乙烯或聚醚醚酮材质。
7.按照权利要求1所述的工作电极，其特征在于:所述密封垫片为氟橡胶或聚四氟乙烯垫片。
8.按照权利要求1所述的工作电极，其特征在于:所述多孔电极材料夹套中的样品放置孔可根据待测样品的形状和大小设计加工，但要小于电极的尺寸，以保证待测样品和电极完全接触。
【文档编号】G01N27/30GK203606313SQ201320836074
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年12月15日 优先权日:2013年12月15日
【发明者】刘涛, 张华民, 李先锋, 刘鑫 申请人:中国科学院大连化学物理研究所