旋轉(zhuǎn)圓盤電極特點(diǎn)與應(yīng)用
旋轉(zhuǎn)圓盤電極,旋轉(zhuǎn)圓盤電極裝置,旋轉(zhuǎn)圓盤電極原理
旋轉(zhuǎn)圓盤電極廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代電分析化學(xué)及電極過程和均相化學(xué)反應(yīng)的研究，當(dāng)旋轉(zhuǎn)圓盤電極自身旋轉(zhuǎn)時，可以使溶液在電極表面進(jìn)行有規(guī)律的運(yùn)動（即層流運(yùn)動），并且電極表面擴(kuò)散層厚度隨轉(zhuǎn)速的變化而變化。因此，使對流擴(kuò)散方程得到一個確切的分解。
RRDE-6A型旋轉(zhuǎn)圓盤電極，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)速和流體動力學(xué)調(diào)制旋轉(zhuǎn)環(huán)盤的電化學(xué)儀器。一個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，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也較為方便，電極易于沖洗、清潔和更換。移動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相對濕度：≤80%
③電 源：220V±10% 50Hz
④無顯著振動和強(qiáng)電磁場。
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 相對誤差<1%
≥200轉(zhuǎn)/分 相對誤差<0.5%
3、清洗、凈化時間：
①時間設(shè)定：0－499秒
②時間顯示方式：本機(jī)控制――遞減，遠(yuǎn)程控制――遞增
4、電極頭徑向跳動≤0.05mm；無軸向竄動
5、電極與其它部分的絕緣電阻>10MΩ
6、結(jié)果顯示：1602全自動實(shí)時顯示旋轉(zhuǎn)速度/除氧時間/9種工作狀態(tài)
7、旋轉(zhuǎn)軸：不銹鋼
8、電機(jī)：24V，無鐵芯，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)，以及電極動力學(xué)的研究。從四十年代就對旋轉(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：溶液的動力學(xué)粘度。Cm2/秒。
ω：電極的旋轉(zhuǎn)速度。弧度/秒。
C：被測離子的濃度。
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：被測電原性物質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)。Cm2/秒。
γ：溶液的動力粘度。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是一個可準(zhǔn)確計算的量，一旦知道D、γ、ω就可計算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。
