旋轉(zhuǎn)圓盤電極裝置(RRDE)
2025-03-13
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一、基本定義與結(jié)構(gòu)
旋轉(zhuǎn)圓盤電極裝置(RRDE)是電極理論與流體動力學(xué)結(jié)合的產(chǎn)物，也稱為流體動力學(xué)電極。它由一個短的不銹鋼軸和幾毫米直徑的電極組成同心圓電極系統(tǒng)，電極體積小，可快速互換。電極表面具有良好的軸對稱性和較小的粗糙度，以保證測量的準(zhǔn)確性。同時，裝置還配備了可調(diào)的閥控制系統(tǒng)，用于調(diào)節(jié)凈化電解液用的惰性氣體的流量。
二、工作原理
旋轉(zhuǎn)圓盤電極裝置(RRDE)的工作原理基于物質(zhì)傳遞和電流密度受電化學(xué)活性物質(zhì)控制，而這些電化學(xué)活性物質(zhì)的運動遵循流體動力學(xué)規(guī)律。當(dāng)圓盤電極旋轉(zhuǎn)時，可以使溶液在電極表面進行有規(guī)律的運動(即層流運動)，并且電極表面擴散層厚度隨轉(zhuǎn)速的變化而變化。這種運動有助于更好地控制電極表面的反應(yīng)條件，提高測量的精度和可靠性。
三、應(yīng)用領(lǐng)域
在現(xiàn)代電化學(xué)測量中具有廣泛的應(yīng)用，包括但不限于以下幾個方面：
1.電極反應(yīng)產(chǎn)物檢測：利用旋轉(zhuǎn)圓盤電極可以檢測出電極反應(yīng)產(chǎn)物特別是中間產(chǎn)物的存在形式與生成量，或圓盤電極上捕集到的盤電極反應(yīng)產(chǎn)物的穩(wěn)定性等。
2.復(fù)雜電極反應(yīng)機理研究：通過測量電極反應(yīng)過程中的電流、電壓等參數(shù)，可以探測復(fù)雜電極反應(yīng)的機理和獲取更多的電極過程信息。
3.電鍍添加劑研究：電鍍添加劑的作用機理的探討或添加劑性能的比較，都可以用到旋轉(zhuǎn)圓盤電極來進行測試。
4.新能源研究：在氫燃料電池催化劑研究及評價、鋰空氣電池研究、電化學(xué)動力學(xué)研究、氧還原反應(yīng)(ORR)、氧析出反應(yīng)(OER)、氫析出反應(yīng)(HER)以及二氧化碳還原反應(yīng)(CO2RR)等領(lǐng)域，旋轉(zhuǎn)圓盤電極也發(fā)揮著重要作用。
四、技術(shù)特點
1.高精度：旋轉(zhuǎn)圓盤電極能夠在高轉(zhuǎn)速下保持高精度的旋轉(zhuǎn)和調(diào)制，確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
2.易操作性：裝置設(shè)計合理，易于操作和維護，同時配備了氣體控制裝置和方便的電解池清洗系統(tǒng)。
3.多功能性：旋轉(zhuǎn)圓盤電極不僅可以作為獨立裝置運行，還可以與其他電化學(xué)分析儀或儀器直接連接和控制，實現(xiàn)更多功能。
五、技術(shù)參數(shù)：
較高轉(zhuǎn)速為3000RPM，收集率為37%
環(huán)盤間距：320um工作溫度：10-25℃
盤面積：0.2475CM2
環(huán)面積：0.1866CM2玻碳盤電極外徑：5.61mm
鉑環(huán)外徑：7.92mm鉑環(huán)內(nèi)徑：6.25mm
盤材料：玻碳環(huán)材料：鉑
綜上所述，旋轉(zhuǎn)圓盤電極裝置(RRDE)是一種功能強大、應(yīng)用廣泛的電化學(xué)測量工具，在現(xiàn)代電化學(xué)研究中發(fā)揮著重要作用。
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