為了研究電極表面電流密度的分布情況、減少或消除擴散層等因素的影響,電化學研究人員通過對比各種電極和攪拌的方式,開發(fā)出了一種高速旋轉(zhuǎn)的電極,由于這種電極的端面像一個盤,所以也叫旋轉(zhuǎn)圓盤電極(rotating disk electrode,RDE),簡稱旋盤電極,還叫轉(zhuǎn)盤電極。還有基于這種電極進一步改進了的旋轉(zhuǎn)圓環(huán)電極等,可以測量更為復雜的電極過程的電化學參數(shù)。
旋轉(zhuǎn)圓盤電極是電極理論與流體動力學結(jié)合的產(chǎn)物,因此它也稱為流體動力學電極。其工作原理的基本要點是:物質(zhì)傳遞和電流密度受控于電化學活性物質(zhì),而電化學活性物質(zhì)的運動是按流體動力學規(guī)律進行的。
跟固態(tài)靜電極相比具有以下優(yōu)勢:
1、消除濃差極化;
2、被拋光的電極表面,保持幾何形狀和尺寸不發(fā)生變化;
3、可簡化實驗裝置(如攪拌系統(tǒng));
4、可準確地表征已知量與被測量之間關系,制作簡單,操作方便。
使用方法:
在測量時電極浸入測量溶液不宜太深,一般以2~3mm為宜。電極的轉(zhuǎn)速要適當,太慢時自然對流起主要作用,太快時則會出現(xiàn)湍流,不能得到有效參數(shù)。要求在旋轉(zhuǎn)過程中保證電極表面出現(xiàn)層流狀態(tài)。
旋轉(zhuǎn)圓盤電極的極限擴散電流密度公式,由V.G.Levich(前蘇聯(lián))于1942年提出,Levich方程如下,極限擴散電流iL是研究電化學動力學的重要參數(shù)。如果在不同轉(zhuǎn)速條件下測得iL值,作iL-ω1/2圖,可求出D;用標準溶液標定后可測反應物種的濃度,常用于定量分析。
旋轉(zhuǎn)圓盤電極是一款定速旋轉(zhuǎn)系統(tǒng),集成了電化學領域的理念和技術,助力與高校科研院所。該設備的圓盤電極與垂直于它的轉(zhuǎn)軸同心并具有良好的軸對稱;圓盤周圍的絕緣層相對有一定厚度,可以忽略流體動力學上的邊緣效應;同時電極表面的粗糙度遠小于擴散層厚度。
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