集电化学测试和在线表征一体化的电解池设备的制作方法

本技术涉及电化学，尤其涉及一种集电化学测试和在线表征一体化的电解池设备。

背景技术：

1、近年来，电化学技术包括电解水、小分子电氧化等作为改善能源结构的新型技术之一受到人们广泛关注，而电化学反应过程中的电极催化剂结构变化是认识电化学反应机理的重要证据。

2、在电化学反应过程中，施加电压会使得电极材料结构可能一直处于变化之中，且活性中间体寿命短、难捕捉，因此，非原位的表征不足以清晰认识反应过程中的催化剂结构变化。在线表征技术包括原位拉曼、原位xrd、原位xas等技术，在线表征技术可以跟踪电极结构转变过程和检测反应中间体，帮助深入认识反应机理。

3、然而，目前实验室性能测试电解池功能单一，很难保证温度控制、气体扰动同时实现。而在线表征测试设备繁琐，不同原位测试依赖不同的设备。这使得目前实验室测试性能所用的电解池与原位检测设备并不是同一设备。一方面不同的原位测试需要不同的设备，操作繁琐且增加了额外的投入。另外，在性能测试与在线表征测试中，随着设备带来的内阻、流体等差异，使得结果并不完全相同，容易导致测试者对结果产生误判，不利于下一步对催化剂结构进行改进。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供了一种集电化学测试和在线表征一体化的电解池设备，使得性能测试与在线表征所用的设备实现了一体化设置，简化了多种繁琐的原位测试设备，使用方便；同时保证了性能测试和在线表征结果的一致性，避免因更换设备影响实验结果。

2、本实用新型提供一种集电化学测试和在线表征一体化的电解池设备，包括：池体和透光组件，所述池体设有用于盛放电解液的容纳空腔；所述池体包括相对设置的第一放置面和第一测试面、相对设置的第二放置面和第二测试面，所述第一放置面和所述第二放置面相交且垂直设置，所述第一测试面上设有与所述容纳空腔连通的透光孔、第一气液进口和第一气液出口，所述第二测试面上设有与所述容纳空腔连通的第二气液进口、第二气液出口和电极通孔；所述透光组件可拆卸设于所述透光孔上；

3、所述电解池设备还包括气体鼓泡装置、加热装置和循环水箱，所述气体鼓泡装置、所述加热装置均设于所述容纳空腔内，所述循环水箱设有循环空腔，所述池体设于所述循环空腔内。

4、本实用新型提供的集电化学测试和在线表征一体化的电解池设备，电极能够通过电极通孔插入于盛放有电解液的容纳空腔内，测试者通过调整第一放置面和第二放置面的设置方位可实现不同的原位测试。此外，电解池设备还可以提供循环冷凝、加热、气体扰动和气体反应等环境，可同时进行电化学测试和在线表征，有助于保证了性能测试和在线表征结果的一致性，避免因更换设备影响实验结果。

5、进一步地，所述电极通孔包括参比电极孔和对电极孔，所述池体上设有由所述第二测试面延伸至所述透光孔内的工作电极夹，所述工作电极夹位于所述透光孔内的一端用于夹持工作电极，所述工作电极夹另一端设有导电棒，所述工作电极夹的长度延伸线和所述透光孔的圆心延伸线相交且垂直设置。

6、采用上述技术方案，参比电极和对电极可通过参比电极孔和对电极孔插入容纳空腔内，工作电极可通过透光孔夹持于工作电极夹内，从而固定于容纳空腔内，再将透光组件安装于透光孔上，实现透光孔的封闭，参比电极、对电极和工作电极安装方便，且有助于测试者对工作电极进行原位测试。

7、进一步地，所述对电极孔设于所述工作电极夹远离所述透光组件的一侧，所述工作电极夹与所述对电极孔的间隔距离为1cm。

8、进一步地，所述池体为矩形柱体，所述池体还包括相对设置第一侧面和第二侧面，所述第一侧面的四条边和所述第二侧面的四条边均分别与所述第一测试面、所述第二测试面、所述第一放置面和所述第二放置面相交。

9、进一步地，所述第一侧面和/或所述第二侧面上设有用于供所述气体鼓泡装置伸入所述容纳空腔的气泡孔，所述气泡孔到所述第一放置面的距离小于所述气泡孔到所述第一测试面的距离，所述气泡孔到所述第二放置面的距离小于所述气泡孔到所述第二测试面的距离。

10、采用上述技术方案，通过将气体鼓泡装置设置于第一侧面和/或第二侧面上靠近第一放置面和第二放置面的一角上，在进行不同原位测试时，有助于保证气体鼓泡装置浸泡于电解液中。

11、进一步地，所述循环水箱的进水口设于所述第二侧面远离所述第一侧面的一侧，所述循环水箱的出水口设于所述第一侧面远离所述第二侧面的一侧。

12、进一步地，所述透光组件包括透光片、密封垫圈和固定顶板，所述第一测试面上设有固定槽，所述固定顶板包括固定板和凸出部，所述凸出部设于所述固定板朝向所述透光孔的一侧，所述固定板用于与所述第一测试面固定连接，以使所述凸出部能够将所述透光片压紧于所述固定槽内，且所述密封垫圈套设于所述凸出部上。

13、进一步地，所述固定板上围绕所述凸出部设有多个第一螺纹孔，所述第一测试面围绕所述透光孔设有多个第二螺纹孔，多个所述第一螺纹孔能够分别对齐多个所述第二螺纹孔，以使螺纹连接件能够依次穿过所述第一螺纹孔和所述第二螺纹孔。

14、进一步地，还包括第一密封螺栓，所述第一气液进口、所述第一气液出口、所述第二气液进口和所述第二气液出口均为螺纹孔，所述第一密封螺栓能够与所述螺纹孔螺纹连接。

15、进一步地，所述第一气液进口、所述第一气液出口、所述第二气液进口和所述第二气液出口的直径均为3mm。

16、由上可知，本实用新型提供的集电化学测试和在线表征一体化的电解池设备，第一放置面放置于平台进行检测时，透光组件水平放置于平台，此时，第一气液进口用于添加电解液，第一气液出口用于排出反应产生的气体，第二气液进口和第二气液出口处于封闭状态，可对电极进行原位拉曼和原位xrd测试（检测光路能从透光组件的上方射入）；第二放置面放置于平台进行检测时，透光组件垂直放置于平台，此时，第二气液进口用于添加电解液，第二气液出口用于排出反应产生的气体，第一气液进口和第一气液出口处于封闭状态，可对电极进行原位xas测试（检测光路能够从透光组件的侧面射入）。即通过调整第一放置面和第二放置面的设置方位即可实现原位拉曼、原位xrd、原位xas等测试。

17、此外，通过气体鼓泡装置对容纳空腔内的电解液进行气体扰动和充入反应气体和气体氛围保护；通过加热装置对容纳空腔内的电解液进行加热；通过往循环空腔内充入冷凝水对电解池进行循环冷凝。本实用新型的电解池设备能够同时进行电化学测试和在线表征，有助于保证了性能测试和在线检测结果的一致性，避免因更换设备影响实验结果。

18、本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种集电化学测试和在线表征一体化的电解池设备，其特征在于，包括：池体（100）和透光组件（200），所述池体（100）设有用于盛放电解液的容纳空腔（110）；所述池体（100）包括相对设置的第一放置面（120）和第一测试面（130）、相对设置的第二放置面（140）和第二测试面（150），所述第一放置面（120）和所述第二放置面（140）相交且垂直设置，所述第一测试面（130）上设有与所述容纳空腔（110）连通的透光孔（131）、第一气液进口（132）和第一气液出口（133），所述第二测试面（150）上设有与所述容纳空腔（110）连通的第二气液进口（151）、第二气液出口（152）和电极通孔（153）；所述透光组件（200）可拆卸设于所述透光孔（131）上；

2.根据权利要求1所述的一种集电化学测试和在线表征一体化的电解池设备，其特征在于，所述对电极孔（162）设于所述工作电极夹（1311）远离所述透光组件（200）的一侧，所述工作电极夹（1311）与所述对电极孔（162）的间隔距离为1cm。

3.根据权利要求1所述的一种集电化学测试和在线表征一体化的电解池设备，其特征在于，所述池体（100）为矩形柱体，所述池体（100）还包括相对设置第一侧面（171）和第二侧面（172），所述第一侧面（171）的四条边和所述第二侧面（172）的四条边均分别与所述第一测试面（130）、所述第二测试面（150）、所述第一放置面（120）和所述第二放置面（140）相交。

4.根据权利要求3所述的一种集电化学测试和在线表征一体化的电解池设备，其特征在于，所述第一侧面（171）和/或所述第二侧面（172）上设有用于供所述气体鼓泡装置（300）伸入所述容纳空腔（110）的气泡孔（173），所述气泡孔（173）到所述第一放置面（120）的距离小于所述气泡孔（173）到所述第一测试面（130）的距离，所述气泡孔（173）到所述第二放置面（140）的距离小于所述气泡孔（173）到所述第二测试面（150）的距离。

5.根据权利要求3所述的一种集电化学测试和在线表征一体化的电解池设备，其特征在于，所述循环水箱（500）的进水口（520）设于所述第二侧面（172）远离所述第一侧面（171）的一侧，所述循环水箱（500）的出水口（530）设于所述第一侧面（171）远离所述第二侧面（172）的一侧。

6.根据权利要求1所述的一种集电化学测试和在线表征一体化的电解池设备，其特征在于，所述透光组件（200）包括透光片（210）、密封垫圈（220）和固定顶板（230），所述第一测试面（130）上设有固定槽（134），所述固定顶板（230）包括固定板（231）和凸出部（232），所述凸出部（232）设于所述固定板（231）朝向所述透光孔（131）的一侧，所述固定板（231）用于与所述第一测试面（130）固定连接，以使所述凸出部（232）能够将所述透光片（210）压紧于所述固定槽（134）内，且所述密封垫圈（220）套设于所述凸出部（232）上。

7.根据权利要求6所述的一种集电化学测试和在线表征一体化的电解池设备，其特征在于，所述固定板（231）上围绕所述凸出部（232）设有多个第一螺纹孔（233），所述第一测试面（130）围绕所述透光孔（131）设有多个第二螺纹孔（135），多个所述第一螺纹孔（233）能够分别对齐多个所述第二螺纹孔（135），以使螺纹连接件能够依次穿过所述第一螺纹孔（233）和所述第二螺纹孔（135）。

8.根据权利要求1所述的一种集电化学测试和在线表征一体化的电解池设备，其特征在于，还包括第一密封螺栓（600），所述第一气液进口（132）、所述第一气液出口（133）、所述第二气液进口（151）和所述第二气液出口（152）均为螺纹孔，所述第一密封螺栓（600）能够与所述螺纹孔螺纹连接。

9.根据权利要求1所述的一种集电化学测试和在线表征一体化的电解池设备，其特征在于，所述第一气液进口（132）、所述第一气液出口（133）、所述第二气液进口（151）和所述第二气液出口（152）的直径均为3mm。

技术总结
本技术公开了一种集电化学测试和在线表征一体化的电解池设备，属于电化学技术领域，电解池设备包括池体和透光组件，池体设有用于盛放电解液的容纳空腔；池体包括相对设置的第一放置面和第一测试面、相对设置的第二放置面和第二测试面，第一放置面和第二放置面相交且垂直设置，第一测试面上设有与容纳空腔连通的透光孔、第一气液进口和第一气液出口，第二测试面上设有与容纳空腔连通的第二气液进口、第二气液出口和电极通孔；透光组件可拆卸设于透光孔上；电解池设备还包括气体鼓泡装置、加热装置和循环水箱。本技术公开的电解池设备保证了性能测试和在线表征结果的一致性，避免因更换设备影响实验结果。

技术研发人员：白莎,刘庆林,高云鹤,唐奕文,罗熳,蒋利军
受保护的技术使用者：有研（广东）新材料技术研究院
技术研发日：20231222
技术公布日：2024/2/19