专利名称：一种双极膜电流－电压曲线简易测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及测试双极膜电流-电压曲线的测试装置。
背景技术：
双极膜电流-电压曲线是评价双极膜性能的重要指标项。目前，文献资料中谈及的测试双极膜电流-电压曲线的方法主要有三种。一种如《水处理技术》(第23卷第3期，第146-150页)所介绍的，在双极膜的两侧依次放置铂丝探针、含浸了盐溶液的滤纸层和电极板，在两电极板间通以不同的电流，测量两探针间的电位差，就可以得到该双极膜的电流-电压曲线；该法的不足之处是滤纸吸附的盐溶液非常有限，很快被消耗，同时滤纸吸附的盐溶液的量不易控制，并且测试过程中电流产生的热量足以使装置温度明显上升，因此该装置只适宜通电时间很短的测试，并且重复性不够好。另一种如英文期刊《催化聚合物》(Acta Polymer，第48卷，第234-250页)所介绍的，双极膜配合阴离子交换膜和阳离子交换膜组成四隔室或者六隔室的电渗析池，用甘汞电极通过毛细管盐桥测量双极膜两侧的电位差；该法的不足之处是结构复杂，组装困难，不宜作为工厂和科研机构快速测定双极膜电流-电压曲线的装置。还有一种如英文期刊《聚合物》(Polymer，第41卷，第6627-6634页)所介绍的，是将双极膜夹在两圆锥状池体间，在双极膜的两侧分别逆流通以盐溶液，用固定在电极板的毛细管盐桥接近双极膜两侧测量双极膜两侧的电位差；该法的不足之处是毛细管不易完全密封地固定在电极板上，并且毛细管容易损坏。
发明内容
本实用新型提供一种双极膜电流-电压曲线简易测试装置，以克服现有测试装置的上述缺陷。
这种双极膜电流-电压曲线简易测试装置，其特征在于包括两块两侧板构件和两块中间板构件以及探针和电极组成，每块两侧板构件2的一侧有用于铺设电极板4的凹处12和从该凹处12连通到板构件边沿的用于铺设电极板引线的引线槽13，每块中间板构件1沿着厚度方向穿通成锥形空间作为锥形溶液池5；在中间板构件1表面上、锥形溶液池5的锥形开口较小的一侧有从板构件边沿至少连通到锥形开口的用于铺设铂丝探针3的小槽8，在中间板构件1壁内直立方向上开有能将溶液通到锥形溶液池5的小孔6和将锥形溶液池5的溶液排出的小孔7作为溶液通道；在两块两侧板构件2上的凹处12分别固定放置电极板4，其电极板引线置于引线槽13内引出；两根铂丝探针3分别固定在两块中间板构件1的小槽8内；将待测双极膜夹紧在两块中间板构件1之间，使这两块中间板构件1的锥形溶液池5的开口小的一侧贴近双极膜，再将两块两侧板构件2安置在这两块中间板构件1的两侧，使这两块两侧板构件2的固定电极板4的一侧贴近中间板构件1，将这四块板构件通过螺栓固定。
所述的测试装置，其锥形溶液池5的锥形的侧面与底面的角度一般为25度到70度，角度太大会削弱锥形池体消除测试时的边界效应的效果；锥形开口较大的一端的口径不大于两侧板构件2的用于铺设电极板4的凹处12的口径；一般使下溶液通道6和上溶液通道7的中心线在一条直线上，并且靠近铺设铂丝探针3的小槽8的一侧，使溶液流接近双极膜，以消除边界效应；必要时在中间板构件1与两侧板构件2之间及中间板构件1与双极膜之间放置橡皮垫圈以密封使之不漏液。
使用时，通过水泵使盐溶液从中间板构件1的下溶液通道6流到锥形溶液池5并从上溶液通道7流出，在两块电极板4之间通过直流稳流电源施加不同强度的电流，记录两铂丝探针3间的电位差，即可得到待测双极膜的电流-电压曲线。
由于本实用新型双极膜电流-电压曲线简易测试装置由四块板构件、探针和电极组成，测试双极膜电流-电压曲线时只须将双极膜夹紧在两块中间板构件之间，并在两侧放置两侧板构件，再用螺栓固定，因此结构简单，组装容易；固定在中间板构件内的铂丝探针不像现有技术中采取延伸出的毛细管那样容易损坏；同时铂丝探针在板构件内的固定也固定了装置中铂丝探针与双极膜的距离，该距离比较小，因此测量的重复性好；锥形池体设计及靠近膜侧的溶液通道能够很好地消除边界效应，使电流均匀地透过膜体；由于有溶液的流入、流出通道，通过水泵能随时更新溶液池的溶液，使本装置可适用于长时间的测量操作，方便地测定双极膜电流-电压曲线。
图1是本实用新型双极膜电流-电压曲线简易测试装置的构件装配示意图。
图2是中间板构件的一侧示意图。
图3是中间板构件另一侧的示意图。
图4是图2的A-A剖视图。
图5是两侧板构件的示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的具体说明。
本实施例装置采用两块两侧板构件2和两块中间板构件1共四块方形的板构件以螺栓依次穿过开在板构件上相应位置的螺栓孔11串联固定组成；每块两侧板构件2的厚度要使板构件有足够的强度，本实施例中采用的厚度为10毫米；其内侧表面靠近中部处设有用于铺设圆形电极板4的圆形凹处12，其深度稍大于所要放置的电极板4的厚度，直径稍大于电极板4的直径，本实施例中采用的的深度为1毫米、直径为46毫米；圆形凹处12的边沿至板构件的边沿开有用于铺设电极板引线的引线槽13；每块中间板构件1的厚度一方面要使板构件有足够的强度，另一方面不能过厚而使测试时溶液池5的电阻太大，本实施例中采用的厚度为15毫米；在中间板构件1的靠近中部处沿着厚度方向穿通成圆锥形，作为锥形溶液池5，其锥形侧面与底面间的角度一般为25度到70度，角度太大会削弱锥形池体消除测试时的边界效应的效果；锥形开口较大的一端的口径不大于两侧板构件2的用于铺设电极板4的凹处12的口径，本实施例中两端开口圆的直径分别为40毫米和10毫米；当用螺栓依次穿过开在中间板构件1上和两侧板构件2上相应位置的螺栓孔11串联固定时，中间板构件1的锥形溶液池5的锥形的两端开口圆的圆心和两侧板构件2的圆形凹处12的中心在垂直于板构件侧面的同一直线上；在中间板构件1表面上、锥形溶液池5的锥形开口较大的一侧的开口圆的外缘设有圆环形垫圈凹槽9，在锥形开口较小的一侧的开口圆的外缘设有圆环形垫圈凹槽10，这两处垫圈凹槽的深度及宽度根据所用垫圈的大小而确定，以使之可紧密配合不漏液；在中间板构件1表面上、在锥形溶液池5的锥形开口较小的一侧从板构件的边沿穿过锥形开口圆的中心开有用于铺设铂丝探针3的小槽8，小槽8的宽度根据铂丝探针3的大小而定，深度则以保证测试时探针3靠近待测膜但又不接触待测膜为佳，本实施例中采用的槽深为2毫米；中间板构件1壁内的直立方向上开有能将溶液通到锥形溶液池5的圆柱状下溶液通道6和将锥形溶液池5中的溶液排出的圆柱状上溶液通道7，这两个溶液通道的直径大小要既能使有足够的溶液流进、流出锥形溶液池5，同时又不会使板构件沿着溶液通道处折断，通道中心应靠近板构件的有铺设铂丝探针3的小槽8的一侧，本实施例中这两个溶液通道采用的直径为5毫米，通道中心与该板构件的小槽8的一侧的距离为6.5毫米；本实施例中在两块两侧板构件2上的圆形凹处12放置圆形钛镀钌材料的电极板4，并用粘合剂固定，钛镀钌材料的电极板引线放在引线槽13内引出，并用粘合剂固定，电极板引线与电极板应保持良好接触；在两块中间板构件1的小槽8内放置铂丝探针3，并用粘合剂固定；将待测双极膜夹紧在两块中间板构件1之间，使这两块中间板构件1的锥形溶液池5的开口小的一侧贴近双极膜，在双极膜和中间板构件1间放置合适的橡皮垫圈，再将两块两侧板构件2安置在这两块中间板构件1的两侧，使这两块两侧板构件2的电极板4贴近中间板构件1，在中间板构件1和两侧板构件2间放置合适的橡皮垫圈，以使之可紧密配合不漏液；将这四块板构件采用螺栓穿过开在四块板构件相应位置上的螺栓孔11来固定。
两块两侧板构件2上的放置电极板4的凹处12的形状可根据所要放置的电极板形状而定；若放置的电极板为多边形，则放置电极板4的凹处12可设计成相应的多边形；锥形溶液池5也可设计成棱锥形。
使用时，将配制好的盐溶液放置在外部的溶液池中，常使用的盐溶液有硫酸钠溶液、氯化钠溶液、氯化钾溶液等，本实施例中使用的是浓度为每升0.5摩尔的硫酸钠溶液；通过水泵使硫酸钠溶液从两块中间板构件1的下溶液通道6流到锥形溶液池5并从上溶液通道7流出，流回到外部溶液池，在两块电极板4之间通过直流稳流电源施加不同强度的电流，记录两铂丝探针3间的电位差，即可得到待测双极膜的电流-电压曲线。
由于双极膜水解离中产生的氢离子和氢氧根离子对金属有腐蚀作用，因此本实施例中选择的板构件材料是耐腐蚀的塑料板。
权利要求1.一种双极膜电流-电压曲线简易测试装置，其特征在于包括两块两侧板构件和两块中间板构件以及探针和电极组成，每块两侧板构件(2)的一侧有用于铺设电极板(4)的凹处(12)和从该凹处连通到板构件边沿的用于铺设电极板引线的引线槽(13)，每块中间板构件沿着厚度方向穿通成锥形空间作为锥形溶液池(5)；在中间板构件表面上、锥形溶液池(5)的锥形开口较小的一侧有从板构件边沿至少连通到锥形开口的用于铺设铂丝探针(3)的小槽(8)，在中间板构件壁内直立方向上开有能将溶液通到锥形溶液池(5)的小孔(6)和将锥形溶液池(5)的溶液排出的小孔(7)作为溶液通道；在两块两侧板构件上的凹处(12)分别固定放置电极板(4)，其电极板引线置于引线槽(13)内引出；两根铂丝探针(3)分别固定在两块中间板构件(1)的小槽(8)内；将待测双极膜夹紧在两块中间板构件(1)之间，使这两块中间板构件(1)的锥形溶液池(5)的开口小的一侧贴近双极膜，再将两块两侧板构件(2)安置在这两块中间板构件(1)的两侧，使这两块两侧板构件(2)的固定电极板(4)的一侧贴近中间板构件(1)，将这四块板构件通过螺栓固定。
2.如权利要求1所述的双极膜电流-电压曲线简易测试装置，其特征在于所述中间板构件(1)上锥形溶液池(5)的锥形侧面与底面的角度为25度到70度；锥形开口较大的一端的口径不大于两侧板构件(2)上用于铺设电极板(4)的凹处(12)的口径。
3.如权利要求1所述的双极膜电流-电压曲线简易测试装置，其特征在于所述中间板构件(1)的下溶液通道(6)和上溶液通道(7)的中心线在一条直线上，并且靠近铺设铂丝探针(3)的小槽(8)的一侧。
专利摘要本实用新型双极膜电流－电压曲线简易测试装置,特征是中间板构件沿着厚度方向穿通成锥形空间作为锥形溶液池;其锥形开口较小的一侧表面上有从开口连通到边沿的小槽;两侧板构件上设凹处分别放置电极板,其引线从引线槽内引出;铂丝探针分别固定在两块中间板构件的小槽内;将待测双极膜夹紧在两块中间板构件之间,使锥形溶液池开口小的一侧贴近双极膜,两块两侧板构件安置在这两块中间板构件的两侧,将四块板构件用螺栓固定;使盐溶液流到中间板构件的锥形溶液池并流出,在电极板间施加不同强度的电流,记录两铂丝探针间的电位差,即可得到待测双极膜的电流－电压曲线;本装置结构简单,组装容易;测量的重复性好,可适用于长时间的测量操作。
文档编号G01N27/26GK2518105SQ02218679
公开日2002年10月23日 申请日期2002年1月29日 优先权日2002年1月29日
发明者傅荣强, 徐铜文, 杨伟华 申请人:中国科学技术大学