I. De belangrijkste materiaalvoordelen van aluminiumoxide keramische buizen voor elektrochemisch onderzoek
1. Ultieme elektrische isolatie:Uitstekende isolerende eigenschappen van kamertemperatuur tot 1600 °C. Het isoleert platina-, molybdeen- en wolfraamelektroden om kortsluiting in elektrolytische cellen bij hoge temperaturen te voorkomen en interferentie met EIS- en CV-testsignalen te elimineren.
2. Chemische inertheid:Bestand tegen corrosie door sterke zuren, sterke basen, gesmolten zouten en plasma's. Er vindt geen migratie van onzuivere ionen plaats met elektrolyten of elektrodematerialen, waardoor elektrochemische gegevens vrij zijn van achtergrondverontreiniging.
3. Stabiliteit bij hoge temperaturen:Keramische buizen van 99% aluminiumoxide behouden hun vormvastheid zonder vervorming bij een bedrijfstemperatuur van 1600 °C en een piektemperatuur van 1800 °C gedurende een langere periode, waardoor ze geschikt zijn voor elektrolyse met gesmolten zout, vaste-oxidebrandstofcellen (SOFC's) en apparatuur voor impedantietesten bij hoge temperaturen.
4. Dubbele configuratie (poreus / dicht) beschikbaar:Dichte buizen dienen als isolatiehulzen voor elektroden en als beschermbuizen voor thermokoppels; poreuze keramische buizen van aluminiumoxide worden gebruikt als ionenscheiders, gasdiffusiekanalen en vloeistofverbindingen voor referentie-elektroden.
5. Mechanische stijfheid:De geïntegreerde structuur met meerdere doorvoeropeningen fixeert de relatieve posities van de drie elektroden, elimineert elektrodeverschuiving en verbetert de herhaalbaarheid van cyclische voltammetrie- en chronoamperometrische tests.
II. Complete toepassingsvoorbeelden van elektrochemie in universiteiten
Geval 1:Universiteit voor Wetenschap en Technologie van Peking – Membraan voor elektrochemische referentie-elektroden onder corrosie door gesmolten zout bij hoge temperaturen (elektrochemie van gesmolten zout)
Onderzoeksonderwerp
Elektrochemische karakterisering van corrosie van metalen bij hoge temperaturen in gesmolten sulfaatsystemen; constructie van een drieelektrodesysteem dat werkt bij temperaturen van gesmolten zout variërend van 800 tot 900 °C.
Toepassingsschema van een keramische buis van aluminiumoxide
Het selecteren van een dunwandige poreuze keramische buis van 99 aluminiumoxide als Ag/Ag₂SO₄-referentie-elektrodemembraan voor hoge temperaturen:
1.Een zilverdraad is in de buis ingesloten met gesmolten natriumsulfaat (Na₂SO₄) als interne referentie-elektrolyt, waarbij de poreuze buiswand fungeert als ionengeleidende barrière.
2.Een dichte, enkelvoudige aluminiumoxidehuls omsluit de draad van de referentie-elektrode om de platina-geleider te isoleren van corrosie door gesmolten zout.
3.De aluminiumoxidebuis wordt in een elektrolytische smeltkroes van korund met hoge temperatuur geplaatst; argongas wordt via de laterale aluminiumoxidebuis in het gesmolten zout geleid om de partiële zuurstofdruk te reguleren.
Experimentele resultaten en waarde
Het poreuze aluminiumoxidemembraan laat alleen de geleiding van Na⁺-ionen toe en blokkeert onzuiverheden van zware metalen in gesmolten zouten, met een referentiepotentiaaldrift van minder dan 3 mV per 24 uur.
In tegenstelling tot kwarts- en glazen buizen, worden keramische buizen van aluminiumoxide niet zacht bij 900 °C en blijven ze inert ten opzichte van sulfaatreacties. Ze ondersteunen continue elektrochemische impedantiespectroscopie (EIS) bij hoge temperaturen en stationaire polarisatietests gedurende 72 uur.
Dit materiaal maakte de kalibratie mogelijk van een in-situ elektrochemische sonde voor de alkaliteit van gesmolten zout bij hoge temperaturen, zoals beschreven in het onderzoeksartikel, waarmee het probleem van het uitvallen bij hoge temperaturen van conventionele glazen referentie-elektroden werd opgelost.
