电化学性能检测系统和光电化学性能检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电化学性能检测系统，包括工作站和液体传输部件；工作站包括电化学池，电化学池上设置有弹性元件、第一通孔和第二通孔；弹性元件的伸缩方向与第一通孔的开口方向一致；第一通孔上设置有密封圈；第二通孔通过液体输送管道与液体传输部件连接，使得液体能够从第二通孔流入和/或流出电化学池。本发明专利技术还公开了一种光电化学性能检测系统，其包括上述电化学性能检测系统和光源部件；光源部件包括光束传导元件；光束传导元件被设置为伸入电化学池，并使得其所传导的光束通过第一通孔照射在样品上。本发明专利技术所涉及的检测系统大大解放人力，使用自动化的手段取代人工，极大地避免了人工操作引起的失误，更加可靠和稳定。

Electrochemical performance detection system and Photoelectrochemical Performance Test System

The invention discloses an electrochemical performance testing system, including workstations and liquid transmission components; electrochemical electrochemical workstation includes a pool, pool is provided with an elastic member, first and second through holes; uniform opening direction of telescopic direction of elastic element and a first through hole; the first through hole is arranged on the sealing ring; second hole the transmission part is connected with the liquid pipe through the liquid delivery, the liquid can be from second through hole inflow and / or outflow of the electrochemical cell. The invention also discloses a photoelectrochemical performance detection system, including the electrochemical performance testing system and the light source; light source component comprises a light beam transmission element; beam transmission element is arranged into the electrochemical cell, and the beam transmitted through the first through hole illumination on the sample. The detection system involved in the invention greatly liberates manpower and replaces manual labor by automatic means, thereby greatly avoiding mistakes caused by manual operation, and being more reliable and stable.

【技术实现步骤摘要】
电化学性能检测系统和光电化学性能检测系统
本专利技术属于电化学和光电化学检测领域，尤其涉及一种电化学性能检测系统和一种光电化学性能检测系统。
技术介绍
随着地球上石油、天然气和煤炭等化石资源的日渐枯竭，人类不断探索新型清洁能源的开发和利用。在新能源领域中，氢能以其在自然界中储量丰富，广泛地存在于水、矿物燃料和各类碳水化合物中，并且燃烧后只生成水的特性，被普遍认为是一种非常理想的新型清洁能源。然而传统的制氢方法要消耗巨大的常规能源，因此限制了氢能的使用。自上个世纪70年代，日本科学家Fujishima和Honda发现了以光催化材料作为媒介，利用取之不尽的太阳能来分解水而制备氢气和氧气的光催化技术，随之极大地促进了氢能源的开发和应用。伴随新能源新材料科技的发展，科学家将电化学原理与光照进行结合来共同催化和分解水而制备氢气和氧气，简称光电催化(PEC)。这一技术将产氢气和氧气分别在反应体系的工作电极和对电极上进行，有利于气体收集。同时通过施加外部偏压而形成内部电场，极大地提高了光生电子与空穴的分离效率。因此，光电催化技术逐渐在太阳能利用、环境保护和新型功能材料领域发挥起越来越大的作用。光催化剂种类繁多，不同材料的性能具有明显差异，如何快速而便捷地评价和筛选出性能优异并适合不同需求的催化剂逐渐成为研究热点。与此同时，电催化技术即通过太阳光伏发电结合电催化裂解水制氢的技术也获得广泛关注，与光电催化一样成为太阳能制氢的一个有效手段。而目前裂解水的最有效的电极材料是铂电极，但是铂电极的成本极为高昂，不是一种理想的工业化电极材料。所以开发廉价而且有效的裂解水的催化电极材料的研发也是清洁能源领域的重点之一。1970年，Hanak首先提出“多样品实验”的概念，基本思想是通过一次实验合成完整覆盖多组分材料体系中不同成分组合的样品阵列，随后利用高效分析测试手段快速获取阵列中各样品的成分、结构以及性能数据，最后再通过计算机进行数据处理从而筛选出最优组合。2011年6月，美国总统巴拉克·奥巴马在卡耐基·梅隆大学的演讲中宣布实施“先进制造业伙伴关系”计划，材料基因组计划是其中的一个重要部分，其总体目标是：“将先进材料的发现、开发、制造和使用的速度提高一倍”。这一计划的实现主要通过构建计算工具平台、实验工具平台和数据库及信息平台。评价薄膜催化电极的性能主要是通过构建光催化以及电催化反应平台。目前市场单点的电催化以及光催化的化学反应池有很多种，也比较成熟。但是单个反应池的缺点是当有不止一个样品的时候，每个样品的测试都需要安装，固定、加液、设置电化学扫描的参数、手动斩波、手动设置单色光进行IPCE(入射光转化为光电子的量子效率)测试等等，过程繁琐而漫长。目前市场上还没有可以进行批量测试的光电催化(电催化)评价装置，评价批量样品将是极为繁重的科研任务。尤其是高通量制备技术的发展，往往是几十个上百个样品的表征，人工重复表征多量样品的时候经常会因为疲倦而导致操作失误等等。
技术实现思路
目前评价和筛选催化剂的性能主要是通过构建光电催化和/或电催化实验平台，而通过结合材料基因组计划的“组合实验”思想，搭建具有集成自动化的高通量光电催化以及电催化的实验平台，将会更好地实现快速便捷地筛选和评价性能优异的催化剂材料。但是在高通量自动化过程中，首先要解决的问题是电解液的流入和流出，以及电化学池在样品上的定位如何避免电解液的泄露。本专利技术为了解决该问题，提出了一种电化学性能检测系统，包括工作站和液体传输部件；工作站包括电化学池，电化学池上设置有弹性元件、第一通孔和第二通孔；弹性元件的伸缩方向与第一通孔的开口方向一致；第一通孔上设置有密封圈；第二通孔通过液体输送管道与液体传输部件连接，使得液体能够从第二通孔流入和/或流出电化学池。进一步地，弹性元件是弹簧。进一步地，密封圈为O型密封圈。在一个具体实施方式中，第一通孔设置在电化学池的底部。尤其是电化学池的底部为锥形，第一通孔位于该锥形的尖部。在另一个具体实施方式中，第一通孔设置在电化学池的侧壁上。尤其是设置有第一通孔的电化学池的侧壁为锥形，第一通孔位于该锥形的尖部。进一步地，工作站还包括样品台；样品台包括工作单元，工作单元上设置有导电板和样品床；样品床的床头朝向导电板；样品床的个数是1个或者多个。进一步地，导电板是导电铜板。进一步地，工作单元的数量是1个或者多个。优选地，工作单元的数量是1-10个；样品床的个数是3-10个。进一步地，导电板的个数是多个，且通过电线将多个导电板串联；导电板的水平高度高于样品床；样品床除床头外其周围设置有沟渠；工作站还包括电极装置和输气装置；电极装置包括对电极和参比电极；输气装置上的输气管的出气口设置在电化学池内。进一步地，还包括稳压器；导电板、对电极和参比电极均与稳压器通过电线连接。进一步地，导电板的个数等于工作单元的个数。在一个具体实施方式中，对电极和参比电极设置在上述电化学池内。在另一个具体实施方式中，电化学池包括依次连接的第一电解池、盐桥和第二电解池，呈H字型或者n字型；对电极和参比电极设置在第一电解池内；第一通孔设置在第二电解池内。进一步地，盐桥是砂芯。进一步地，还包括制动部件；制动部件与工作站连接，使得电化学池能够相对于样品台在三维方向上进行运动。在一个具体实施方式中，制动部件与电化学池连接，通过制动部件牵动电化学池的运动，使得电化学池能够相对于样品台在三维方向上进行运动。在另一个具体实施方式中，制动部件与样品台连接，通过制动部件牵动样品台的运动，使得电化学池能够相对于样品台在三维方向上进行运动。进一步地，电化学性能检测系统，还包括控制部件，控制部件包括处理器和存储器；处理器中加载有系统软件、信息采集系统和分析系统；控制部件与工作站、液体传输部件和制动部件均耦合；系统软件全盘控制电化学性能检测系统，使得电化学性能检测系统的各组成部分协同自动化测试样品的电化学性能；信息采集系统被设置为采集信号，信号包括电流信号、光强和曝光样品面积；分析系统被设置为能够对光电催化性能和/或电催化性能进行表征，表征包括斩波循环伏安j-V曲线、偏压下的电流时间曲线、IPCE和阻抗分析；存储器被设置为存储数据。进一步地，控制部件与工作站、液体传输部件和制动部件均通过数据线连接。进一步地，系统软件是LabVIEW(LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench)或者其他软件。系统软件随使用的电化学性能检测系统而不同，可以进行其他的电化学测试。本专利技术还提供一种光电化学性能检测系统，该系统包括如上所述的电化学性能检测系统和光源部件；光源部件包括光束传导元件；光束传导元件被设置为伸入电化学池，并使得其所传导的光束通过第一通孔照射在样品上。进一步地，光源部件还包括斩波器。在一个具体实施方式中，光源部件是太阳光模拟器。在另一个具体实施方式中，光束传导元件包括聚光透镜组件，通过聚光透镜组件将光源发出的光线平行照射到样品上。在又一个具体实施方式中，光源部件还包括与光束传导元件连接的发光元件；光束传导元件包括玻璃管和位于玻璃管中的光导纤维。其中，玻璃管是石英玻璃管。在一个具体实施方式中，发光元件包括氙灯，斩波器位于氙灯的出口。在另一个具体实施方式中，发光元件氙本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电化学性能检测系统，其特征在于，包括工作站和液体传输部件；所述工作站包括电化学池，所述电化学池上设置有弹性元件、第一通孔和第二通孔；所述弹性元件的伸缩方向与所述第一通孔的开口方向一致；所述第一通孔上设置有密封圈；所述第二通孔通过液体输送管道与所述液体传输部件连接，使得液体能够从所述第二通孔流入和/或流出所述电化学池。

【技术特征摘要】
1.一种电化学性能检测系统，其特征在于，包括工作站和液体传输部件；所述工作站包括电化学池，所述电化学池上设置有弹性元件、第一通孔和第二通孔；所述弹性元件的伸缩方向与所述第一通孔的开口方向一致；所述第一通孔上设置有密封圈；所述第二通孔通过液体输送管道与所述液体传输部件连接，使得液体能够从所述第二通孔流入和/或流出所述电化学池。2.根据权利要求1所述的电化学性能检测系统，其特征在于，所述工作站还包括样品台；所述样品台包括工作单元，所述工作单元上设置有导电板和样品床；所述样品床的床头朝向所述导电板；所述样品床的个数是1个或者多个。3.根据权利要求2所述的电化学性能检测系统，其特征在于，所述导电板的个数是多个，且通过电线将所述多个导电板串联；所述导电板的水平高度高于所述样品床；所述样品床除床头外其周围设置有沟渠；所述工作站还包括电极装置和输气装置；所述电极装置包括对电极和参比电极；所述输气装置上的输气管的出气口设置在所述电化学池内。4.根据权利要求3所述的电化学性能检测系统，其特征在于，所述对电极和所述参比电极设置在所述电化学池内。5.根据权利要求3所述的电化学性能检测系统，其特征在于，所述电化学池包括依次连接的第一电解池、盐桥和第二电解池，呈H字型或者n字型；所述对电极和所述参比电极设置在所述第一电解池内；所述第一通孔设置在所述第二电解池内。6.根据权利要求2所述的电化学性能检测系统，其特征在于，还包括制...

【专利技术属性】
技术研发人员：高濂，张鹏，宋雪峰，刘君，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31