用于金属土壤腐蚀电化学系统的半固态参比电极的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明是关于金属土壤腐蚀电化学测试装置的，尤其涉及一种用于土壤介质中的金属腐蚀电化学测试系统的参比电极.
【背景技术】
[0002]燃气管道、石油管道、市政供水管道等金属管道常年埋设在地下，遭受严重的土壤腐蚀，金属土壤腐蚀使得管道有效壁厚减少，当管道所受压力超过管道抗压强度时，可能产生爆管及管网泄漏等事件，造成一定的经济损失，因此研宄金属的土壤腐蚀特性具有重要的意义。
[0003]电化学手段测量金属的腐蚀特性，由于其快速准确的特点已得到广泛运用。金属土壤腐蚀电化学测量系统中的参比电极主要为饱和甘汞电极和Ag/AgCl电极，电极头上配套盐桥以减小测量误差。由于参比电极与盐桥中电解液为液体状态，长期置于土壤介质中会流失，影响实验测量，因此研宄一种运用于土壤介质金属腐蚀电化学实验的参比电极具有重要的意义。
【发明内容】
[0004]本发明的目的，是克服现有电化学金属腐蚀特性测量中参比电极的盐桥的电解液在土壤介质中易流失、影响实验测量效果的缺陷，提供一种能够长期进行实验以及在加温等多种实验条件下，实现电化学系统中参比电极及盐桥的电解液不流失、能够保证测量准确性的参比电极。
[0005]本发明通过如下技术方案予以实现:
[0006]一种用于金属土壤腐蚀电化学系统的半固态参比电极，包括盐桥、电极腔体和电极内芯；其特征在于，所述盐桥包括聚四氟乙烯外壳1，该外壳为圆形筒状结构，其纵向中央位置设置有饱和电解质室3，该饱和电解质室3内的饱和电解质为半固体状态的饱和电解质；饱和电解质室3的端部设置有多孔砂芯A2 ;筒状结构的外壳的多孔砂芯A2—端为敞开的一端，直接与土壤接触，使多孔砂芯A2置于土壤中；在聚四氟乙烯外壳I的饱和电解质室3的另一端处设置有内螺纹；所述电极腔体的一端设置有外螺纹，通过外螺纹与聚四氟乙烯外壳I的内螺纹相连接；电极腔体的纵向中央位置设置有电解液中腔5，电解液中腔5的电极腔体外螺纹的一端设置有多孔砂芯B9 ;电极腔体的另一端设置有内螺纹；所述电极内芯包括聚三氟乙烯外壳7，聚三氟乙烯外壳7的一端设置有外螺纹，通过外螺纹与电极腔体的内螺纹相连接，聚三氟乙烯外壳7与电极腔体的连接处设置有密封圈6 ;聚三氟乙烯外壳7的纵向中央位置设置有Ag/AgCl丝4，在电极内芯的另一端设置有金属导体8，金属导体8与Ag/AgCl丝4相连接。
[0007]所述饱和电解质室3内的饱和电解质为半固体状态的饱和硝酸钾或者饱和氯化钾。
[0008]所述的电解液中腔5内的电解液为KCl。
[0009]所述的密封圈6为橡胶密封圈。
[0010]所述的Ag/AgCl丝4为表面覆盖着AgCl的Ag丝。
[0011]本发明的金属腐蚀电化学系统的参比电极，实现了在土壤介质中长周期运行并在不断改变温度条件下保证参比电极及盐桥中电解液的良好密封，电解液不流失，保证了土壤介质中金属腐蚀电化学实验的准确顺利进行。
【附图说明】
[0012]图1为本发明的参比电极示意图；
[0013]图2为本发明的参比电极盐桥示意图；
[0014]图3为本发明的参比电极的电极腔体示意图；
[0015]图4为本发明的参比电极的电极内芯示意图。
[0016]本发明附图标记如下:
[0017]I聚四氣乙稀外壳2 多孔砂芯A
[0018]3---饱和电解质室4---Ag/AgCl丝
[0019]5---电解液中腔6---密封圈
[0020]7 聚二氣乙稀外壳8 金属导体[0021 ]9---多孔砂芯B
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本发明作进一步描述。
[0023]如图1所示，本发明的用于土壤介质中的金属腐蚀电化学系统的参比电极实验装置主要包括:盐桥、电极腔体和电极内芯；
[0024]所述盐桥包括聚四氟乙烯外壳1，该外壳为圆形筒状结构，其纵向中央位置设置有饱和电解质室3，饱和电解质室3的端部设置有多孔砂芯A2 ;筒状结构外壳的多孔砂芯A2一端为敞开的一端，该端直接与土壤接触；在聚四氟乙烯外壳I的饱和电解质室3的另一端处设置有内螺纹(参见图2)。饱和电解质室3内根据腐蚀环境是否需要对氯离子进行规避而选择半固体状态的饱和硝酸钾或者饱和氯化钾，半固体状态的饱和硝酸钾或者饱和氯化钾是将硝酸钾溶液或者氯化钾溶液通过添加固化剂制成。多孔砂芯A2设置在饱和电解质室3的顶端，以防止饱和硝酸钾或者饱和氯化钾的流失，多孔砂芯A2由于其多孔结构可渗透电解质所以能够导电。
[0025]所述电极腔体的一端设置有外螺纹，电极腔体通过外螺纹与聚四氟乙烯外壳I的内螺纹相连接，两者构成一体；电极腔体的纵向中央位置设置有电解液中腔5，电解液中腔5的电极腔体外螺纹的一端设置有多孔砂芯B9 ;电极腔体的另一端设置有内螺纹(参见图3)。电解液中腔5内充满KCl电解液。
[0026]所述电极内芯包括聚三氟乙烯外壳7，聚三氟乙烯外壳7的一端设置有外螺纹，电极内芯通过外螺纹与电极腔体的内螺纹相连接，将电极内芯置于电极腔体中；聚三氟乙烯外壳7与电极腔体的连接处设置有橡胶密封圈6，以保证电极腔体与电极内芯之间连接无孔隙，实现电极腔体与电极内芯之间的密封，防止电解液的流失；聚三氟乙烯外壳7的纵向中央位置设置有Ag/AgCl丝4，即表面覆盖着AgCl的Ag丝。在电极内芯的另一端设置有金属导体8，金属导体8与Ag/AgCl丝4相连通，并且金属导体8与外部的电化学测试系统相连接(参见图4)。
[0027]上述的制备过程，是先将电极内芯和电极腔体装配好，再将其置于盐桥中，旋转电极腔体外螺纹与盐桥内螺纹，实现电极腔体与盐桥连接，旋转的同时挤压了饱和电解质室3中的饱和电解质，使其填充满整个饱和电解质室3，以保证不断路。
[0028]本发明用于土壤介质中金属腐蚀电化学测试时作为测量工作电极电势参照比较的电极，要测量的金属为工作电极，将工作电极与本发明通过导线连接至电化学工作站组成一个原电池，通过测量原电池电动势，以本发明参比电极作为基准，即可计算出工作电极的电位。实验中金属导体8与电化学工作站连接。原电池回路形成后，Ag/AgCl丝4上发生AgCl还原反应，AgCl还原为Ag，为原电池的正极；工作电极发生金属氧化反应，为原电池负极，根据原电池电势，即可计算出工作电极腐蚀电位。本发明使用时聚四氟乙烯外壳I的顶端与土壤接触，多孔砂芯A2也与土壤接触，饱和电解质室3半固态电解质渗透至多孔砂芯A2中保证电路不断路，饱和电解质室3中饱和硝酸钾或者饱和氯化钾由于其高浓度，使得参比电极与土壤两个新界面的扩散作用主要来自于盐桥，由于盐桥中正负离子扩散速度差不多，使得液接电位基本消除，另外盐桥防止土壤中有害离子渗透到电解液中腔5中污染电解质。饱和电解质室3中半固态电解质由于其半固态状态，不流动，防止了电解液中腔5中电解质流失至土壤，保证实验的顺利进行。
[0029]本发明的一种用于金属土壤腐蚀电化学系统的半固态参比电极，其特点在于，运用了一种半固体状态的盐桥电解液，以防止电解液流失至土壤中、影响实验的运行。整个系统简单方便，可用于土壤中金属腐蚀电化学的长期监测。
【主权项】
1.用于金属土壤腐蚀电化学系统的半固态参比电极，包括盐桥、电极腔体和电极内芯；其特征在于，所述盐桥包括聚四氟乙烯外壳(I)，该外壳为圆形筒状结构，其纵向中央位置设置有饱和电解质室(3)，该饱和电解质室(3)内的饱和电解质为半固体状态的饱和电解质；饱和电解质室(3)的端部设置有多孔砂芯A(2);筒状结构外壳的多孔砂芯A2—端为敞开的一端，直接与土壤接触，使多孔砂芯A(2)置于土壤中；在聚四氟乙烯外壳(I)的饱和电解质室(3)的另一端处设置有内螺纹；所述电极腔体的一端设置有外螺纹，通过外螺纹与聚四氟乙烯外壳(I)的内螺纹相连接；电极腔体的纵向中央位置设置有电解液中腔(5)，电解液中腔(5)的电极腔体外螺纹的一端设置有多孔砂芯B (9);电极腔体的另一端设置有内螺纹；所述电极内芯包括聚三氟乙烯外壳(7)，聚三氟乙烯外壳(7)的一端设置有外螺纹，通过外螺纹与电极腔体的内螺纹相连接，聚三氟乙烯外壳(7)与电极腔体的连接处设置有密封圈(6);聚三氟乙烯外壳(7)的纵向中央位置设置有Ag/AgCl丝(4)，在电极内芯的另一端设置有金属导体(8)，金属导体(8)与Ag/AgCl丝(4)相连接。2.根据权利要求1所述的用于金属土壤腐蚀电化学系统的半固态参比电极，其特征在于，所述饱和电解质室(3)内的饱和电解质为半固体状态的饱和硝酸钾或者饱和氯化钾。3.根据权利要求1所述的用于金属土壤腐蚀电化学系统的半固态参比电极，其特征在于，所述的电解液中腔(5)内的电解液为KC1。4.根据权利要求1所述的用于金属土壤腐蚀电化学系统的半固态参比电极，其特征在于，所述的密封圈(6)为橡胶密封圈。5.根据权利要求1所述的用于金属土壤腐蚀电化学系统的半固态参比电极，其特征在于，所述的Ag/AgCl丝(4)为表面覆盖着AgCl的Ag丝。
【专利摘要】本发明公开了一种用于金属土壤腐蚀电化学系统的半固态参比电极，包括盐桥、电极腔体和电极内芯；所述盐桥包括圆形筒状结构的聚四氟乙烯外壳，其纵向中央位置设置有饱和电解质室，其中的饱和电解质为半固体状态的饱和硝酸钾或者饱和氯化钾；该饱和电解质室的端部设置有多孔砂芯A；多孔砂芯A的顶端直接与土壤相接触。所述电极腔体通过螺纹与聚四氟乙烯外壳相连接，所述电极内芯通过螺纹与电极腔体相连接。本发明实现了在土壤介质中长周期运行并在不断改变温度条件下保证参比电极及盐桥中电解液的密封良好，从而保证了土壤介质中金属腐蚀电化学实验的准确顺利进行。
【IPC分类】G01N17/02
【公开号】CN104931412
【申请号】CN201510374200
【发明人】田一梅, 郭浩, 陈瑛, 刘星飞, 王学彬
【申请人】天津大学
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年6月30日