一种电化学加热温控电极的制作方法

本实用新型属于电化学相关技术领域，尤其是涉及一种在与电化学、电分析化学、生物电分析化学相关技术中可以实现加热、控温和读取温度的电极。

背景技术：

工作电极是指在测试过程中可引起试液中待测组分浓度明显变化的电极，常见形式有玻碳电极和铂电极。由于较高的电极表面温度可以减小扩散层粘度和增强电极表面的对流，促进电解质传质速率的提高，相对于常温电化学检测，能够显著增强电化学信号，明显降低检测限。同时，热电极表面并能有效的进行自清洁。一些常温下无法进行氧化还原反应的物质，需要对电极进行加热使这些物质发生氧化还原反应而产生电化学响应信号。因此，可加热的工作电极渐渐发展成为一种新兴的检测技术。现有技术在常温电化学检测的同时利用高频交流电对工作电极进行加热，得到较高的电极温度。

但发明人发现，上述现有技术手段存在以下不足之处：

1、电极尺寸和材料的选择非常有限，不便用于大尺寸和非金属材料电极

的加热；

2、无法实现对温度的高精度控制；

3、结构复杂不便于实际应用操作。

技术实现要素：

为此，需要提供一种电化学加热温控电极，实现对电极温度变化的及时、准确把握，同时解决热工作电极系统复杂、不便于实际操作的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种电化学加热温控电极，包括主体电极、电极外壳、温度传感器、电加热件、密封件和导线，所述主体电极固定设置在所述电极外壳的一端，所述温度传感器和所述电加热件设置在所述电极外壳的内部，所述主体电极、温度传感器和电加热件均与所述电极外部的温度自动控制器由导线相接通，所述密封件固定设置在所述电极外壳的另一端，用于将所述主体电极、温度传感器和电加热件密封在所述电极外壳内部。

进一步地，所述主体电极为铂、银、金、铱、钛、铁、钯、镍、铜、铬、锆、银钨合金、镍钛合金、石墨、铂碳、玻璃碳或掺硼金刚石中的一种。

进一步地，所述电极外壳为但不限于聚四氟乙烯、聚三氟乙烯、聚醚醚酮(PEEK)或环氧树脂。

进一步地，所述主体电极一端的截面暴露在外，其余部分被所述电极外壳包覆。

进一步地，所述温度传感器为热电阻或热电偶。

进一步地，所述温度传感器为但不限于Pt100、Pt1000、负温度系数热电阻(NTC)、S型标准化热电偶、B型标准化热电偶、E型标准化热电偶、K型标准化热电偶、R型标准化热电偶或J型标准化热电偶中的一种。

进一步地，所述温度传感器还设置有绝缘外套。

进一步地，所述绝缘外套为玻璃管、陶瓷管或塑料管中的一种。

进一步地，所述电加热件包括金属电热件或非金属电热件。

进一步地，所述电加热件包括铜丝、镍铬丝(Ni-Cr)、铁铬铝丝(Fe-Cr-Al)、镍铁丝(Ni-Fe)、镍铜丝(Ni-Cu))、碳化硅、硅钼棒和陶瓷发件中的一种或多种。

区别于现有技术，上述技术方案将主体电极、加热件和温度传感器都设置在电极外壳内部，该主体电极、加热件和温度传感器由导线接通至同一个温度自动控制器，温度自动控制器可实现响应主体电极电流信号、供应交流电或者直流电给加热件以及读取温度传感器接收的温度信号转化的温度数据，整个电极结构简单、便于携带和实际操作，可根据实际情况精确调节电极温度以达到更好的电化学反应效果。

附图说明

图1和图2为本实施例一种电化学加热温控电极的结构示意图；

图3为本实施例一种电化学加热温控电极在电解池中的的工作装置示意图；

图4为本实施例一种电化学加热温控电极与旋转圆盘配合应用的工作装置示意图。

附图标记说明：

1、主体电极；

2、温度传感器；

3、电加热件；

4、外壳；

5、密封件；

6、导线；

10、电化学加热温控电极；

201、电解池；

301、温度自动控制器；

401、旋转圆盘；

501、滑环。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

本实用新型提供了一种电化学加热温控电极，根据不同实施例的需要，该电化学加热温控电极可以配合不同的电化学分析检测反应装置进行使用，实际使用中，该电极可以通过滑环连接在旋转圆盘上，也可以固定在外接支架或设有电极穿孔的盖板上对电极反应系统进行检测，具体详见下列实施例。

实施例一

请参阅图1和图2，图中所示为一种电化学加热温控电极的结构示意图，所述电极包括主体电极1、电极外壳4、温度传感器2、电加热件3、密封件5和导线6，所述主体电极1固定设置在所述电极外壳4的一端，主体电极1一端的截面暴露在外，其余部分被所述电极外壳4包覆，所述温度传感器2和所述电加热件3设置在所述电极外壳4的内部，并且位于所述主体电极1的上方，该温度传感器与电加热件可以并排设置，还可以设置于该电加热件的下部，所述主体电极1、温度传感器2和电加热件3均由所述导线6引出，所述导线6用于与所述电极外部的温度自动控制器301相接通，所述密封件5固定设置在所述电极外壳4的另一端，用于将所述主体电极1、温度传感器2和电加热件3密封在所述电极外壳4内部。

在不同的实施例中，根据实际工作测定对惰性和活性电极的需要，所述主体电极可以选用铂、银、金、铱、钛、铁、钯、镍、铜、铬、锆、银钨合金、镍钛合金、石墨、铂碳、玻璃碳或掺硼金刚石中的一种。

在不同的实施例中，可选择的电极外壳为聚四氟乙烯、聚三氟乙烯、聚醚醚酮(PEEK)或环氧树脂。

在不同的实施例中，可选择的温度传感器为Pt100、Pt1000、负温度系数热电阻(NTC)、S型标准化热电偶、B型标准化热电偶、E型标准化热电偶、K型标准化热电偶、R型标准化热电偶或J型标准化热电偶中的一种，以上热电阻或热电偶还设置有玻璃管、陶瓷管或塑料管材质的绝缘外套，该绝缘外套在该电化学加热温控电极内部起到绝水绝缘的作用。

在不同的实施例中，可选择电加热件包括金属电热件或非金属电热件，所述电加热件为镍铬丝(Ni-Cr)、铁铬铝丝(Fe-Cr-Al)、镍铁丝(Ni-Fe)、镍铜丝(Ni-Cu))、碳化硅、硅钼棒或陶瓷发件中的一种。选择配置何种电加热件的电化学加热温控电极，取决于对电极工作时温度变化精度的要求。

实施例二

请参阅图3，图中所示为一种电化学加热温控电极在电解池中的的工作装置示意图。在该电极10进行实际工作时，将该电极10置于电解池201中，电极的主体电极全部浸入电解池201的溶液中，电极10的另一端，由电极10内部的主体电极、温度传感器和加热件的导线6连接到温度自动控制器301。接通该温度自动控制器的电源，温度自动控制器可对加热件提供交流电源或直流电源，设置实验的加热温度，精确到0.1℃，在设定时间观察温度自动控制器面板上设置温度、实际温度以及电极检测到的电信号，进行数据分析和处理。

实施例三

请参阅图4，图中所示为一种电化学加热温控电极10与旋转圆盘401配合应用的工作装置示意图。与实施例二不同的是，为了研究电极表面电流密度的分布情况、减少或消除扩散层等因素的影响，分析电化学活性物质的运动与流体动力学之间规律，在电极10上部通过滑环501连接设置一个旋转圆盘401，电极10内部的主体电极、温度传感器和加热件的导线6引出后隐藏设置于滑环501内部，从滑环501和旋转圆盘401引出导线与温度自动控制器301接通。此装置的结构特点为圆盘电极与垂直于它的转轴同心并具有良好的轴对称。利用旋转圆盘电极可以检测出电极反应产物特别是中间产物的存在形式与生成量，或旋转圆盘电极上捕集到的盘电极反应产物的稳定性等，利用这些测量可以探测一些复杂电极反应的机理和获取更多的电极过程信息。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本实用新型的专利保护范围。因此，基于本实用新型的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型专利的保护范围之内。