旋轉(zhuǎn)圓盤電極裝置特點(diǎn)與應(yīng)用

旋轉(zhuǎn)圓盤(環(huán)盤)電極廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代電分析化學(xué)及電極過(guò)程和均相化學(xué)反應(yīng)的研究，當(dāng)旋轉(zhuǎn)圓盤電極自身旋轉(zhuǎn)時(shí)，可以使溶液在電極表面進(jìn)行有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)（即層流運(yùn)動(dòng)），并且電極表面擴(kuò)散層厚度隨轉(zhuǎn)速的變化而變化。因此，使對(duì)流擴(kuò)散方程得到一個(gè)確切的分解。

RRDE-6A型旋轉(zhuǎn)圓盤(環(huán)盤)電極，由南京科環(huán)分析儀器有限公司研制生產(chǎn)，是一種微型旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，用于恒定轉(zhuǎn)速和流體動(dòng)力學(xué)調(diào)制旋轉(zhuǎn)環(huán)盤的電化學(xué)儀器。一個(gè)短的不銹鋼軸和幾毫米直徑的電極組成了同心圓電極系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)即使是在激進(jìn)的調(diào)制速率或波形下，也能夠高度精確地旋轉(zhuǎn)和調(diào)制。

RRDE-6A是由作為直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的比例積分閉環(huán)電路控制的。電極體積小，可快速互換。該裝置還提供了一個(gè)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。

RRDE-6A可作為獨(dú)立裝置運(yùn)行，也可由ALS / CHI/XJP等電化學(xué)分析儀或其他儀器直接控制。 分析開始時(shí)，內(nèi)置的氣體控制裝置可以清洗樣品。此外，玻璃電解池使用起來(lái)也較為方便，電極易于沖洗、清潔和更換。移動(dòng)和替換電解池十分較容易。

主要技術(shù)性能及指標(biāo)

1、儀器在開機(jī)通電旋轉(zhuǎn)30分鐘后可在下列環(huán)境中連續(xù)使用：

①環(huán)境溫度：0～40℃

②相對(duì)濕度：≤80%

③電 源：220V±10% 50Hz

④無(wú)顯著振動(dòng)和強(qiáng)電磁場(chǎng)。

2、轉(zhuǎn)速：

①轉(zhuǎn)速設(shè)定：0－9999轉(zhuǎn)/分

②轉(zhuǎn)速范圍:50～9000轉(zhuǎn)/分

③轉(zhuǎn)速穩(wěn)定度：50—200轉(zhuǎn)/分 相對(duì)誤差<1%

≥200轉(zhuǎn)/分 相對(duì)誤差<0.5%

3、清洗、凈化時(shí)間：

①時(shí)間設(shè)定：0－499秒

②時(shí)間顯示方式：本機(jī)控制――遞減，遠(yuǎn)程控制――遞增

4、電極頭徑向跳動(dòng)≤0.05mm；無(wú)軸向竄動(dòng)

5、電極與其它部分的絕緣電阻>10MΩ

6、結(jié)果顯示：1602全自動(dòng)實(shí)時(shí)顯示旋轉(zhuǎn)速度/除氧時(shí)間/9種工作狀態(tài)

7、旋轉(zhuǎn)軸：不銹鋼

8、電機(jī)：24V，無(wú)鐵芯，MAX低慣性直流伺服

9、進(jìn)氣壓力5 psi

10、遠(yuǎn)程、遙控:1 V相當(dāng)于1000 rpm，輸出電壓與轉(zhuǎn)速成正比

11、遠(yuǎn)程、遙控電平：TTL高電平觸發(fā)

12、外形尺寸：210×240×320

13、重 量：7.6Kg

14、功 耗：<25W

基本工作原理

旋轉(zhuǎn)圓盤電極廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代電分析化學(xué)，以及電極動(dòng)力學(xué)的研究。從四十年代就對(duì)旋轉(zhuǎn)圓盤電極的流體力學(xué)模型和質(zhì)量傳遞方程進(jìn)行了大量的研究，其嚴(yán)格的，極限擴(kuò)散電流方程式為：

Id=0.62nFAD2/3ω1/2γ-1/6C

式中：

Id：圓盤電極的極限擴(kuò)散電流，A/Cm²

n：參與電化學(xué)反應(yīng)的電子數(shù)Cm²/秒。F：法拉第常數(shù)。

γ：溶液的動(dòng)力學(xué)粘度。Cm²/秒。

ω：電極的旋轉(zhuǎn)速度?；《?秒。

C：被測(cè)離子的濃度。

由方程式可知，旋轉(zhuǎn)圓盤電極的極限擴(kuò)散電流Id和轉(zhuǎn)速V的平方根成良好的線性關(guān)系，如以Id對(duì)N½作圖，可得一直線，其斜率為0.62nFAD2/3γ-1/6C，則可求出反應(yīng)粒子的擴(kuò)散系數(shù)D。

δ=1.61D1/3ω-1/2γ-1/6

式中：

δ：擴(kuò)散層厚度。

D：被測(cè)電原性物質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)。Cm²/秒。

γ：溶液的動(dòng)力粘度。Cm²/秒。

ω：旋轉(zhuǎn)速度。轉(zhuǎn)速/秒。

由此可見，旋轉(zhuǎn)圓盤電極表面擴(kuò)散層有效厚度δ是一個(gè)可準(zhǔn)確計(jì)算的量，一旦知道D、γ、ω就可計(jì)算δ，旋轉(zhuǎn)圓盤電極表面擴(kuò)散層有效厚度δ具有這些優(yōu)點(diǎn)，使之在電分析化學(xué)及工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。