【技术实现步骤摘要】
本技术涉及电化学电极领域,具体是一种用于外场辅助的电化学电极。
技术介绍
1、电极是电化学系统结构和功能的关键部分。在电化学反应过程中,对电极施加外场(包括磁场、微波、声波等)不仅可以调节电极材料的内在活性,而且可以调节电极固液界面的局部微环境,引起宏观和微观的对流,加速电解质溶液中的离子输送速率和电解质/电极界面上的电子交换,降低活化极化和减小浓差极化,增强电化学反应。外场尤其是磁场,可以直接有效的调控电子的自旋状态,诱导吸附在催化剂表面的中间体自旋翻转,优化反应路径,提高反应效率,诱导电子的自旋状态发生变化。
2、最近的研究表明,外场不但可以提升电催化反应的整体表现,还可以抑制副反应的发生,提升电催化反应的选择性。申请号为202211189351.2的文献公开了一种通过外磁场强化稀土金属调控磁性材料催化二氧化碳电还原生成一氧化碳的方法,通过外加磁场,实现了电催化还原co2高效转化成co。
3、目前的外场强化电化学过程,一般是在电解池外施加外场,如申请号为202210472135.2的文献公开了一种电化学测试用可控磁场装置,其是采取将电化学系统整体置于磁场下。申请号为202022028375.2的文献公开了一种外加磁场的电化学水处理装置,其是将磁铁放置在电极的两侧。由于磁场、微波等外场的强度随距离呈指数下降,对于工业上尺寸庞大的电解池,这种施加外场的方式,会导致外场增强效应迅速下降,因此不适用于工程化应用。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足,本技术拟解
2、本技术解决所述技术问题的技术方案是,提供一种用于外场辅助的电化学电极,其特征在于,该电极包括导电空腔结构、绝缘材料、电化学活性材料、外场发生器、密封结构、导电空腔结构导线和外场发生器导线;
3、导电空腔结构的底端密封,内部为空腔,顶端可拆卸式安装有密封结构;导电空腔结构的内壁涂覆有绝缘材料,外壁涂覆有电化学活性材料;导电空腔结构的空腔内放置有外场发生器;外场发生器导线的一端与外场发生器电连接,中部穿过密封结构,另一端外接电源;导电空腔结构导线的一端与导电空腔结构电连接,中部穿过密封结构,另一端外接电源。
4、与现有技术相比,本技术的有益效果在于:
5、1)本技术将外场发生器置于导电空腔结构的内部,解决了外场耦合电化学反应技术在工程化应用中面临的尺寸效应问题,适用于任何形状和尺寸的电解池,利于产业化应用。达到加速离子输送速率,降低活化极化和减小浓差极化,增强电化学反应,提高特定产物的选择性生成,降低副反应等效果。
6、2)外场发生器和电化学活性材料之间的距离可控,可以更好的实现外场和电化学的耦合,装置结构简单且经济成本低。
7、3)本技术采用模块化设计,便于更换外场发生器,可以根据用途和目的,随时更换不同的外场发生器。
8、4)本技术采用模块化设计,使得不同外场耦合电化学反应电极,可以集成在统一电解池中,实现级联电化学反应,而且不同外场之间无干扰。
9、5)电极可以排布成复杂的电极矩阵,根据流场需要进行优化排布,而无需改变电解池的构造。
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1.一种用于外场辅助的电化学电极,其特征在于,该电极包括导电空腔结构(1)、绝缘材料(2)、电化学活性材料(3)、外场发生器(4)、密封结构(5)、导电空腔结构导线(6)和外场发生器导线(7);
2.根据权利要求1所述的用于外场辅助的电化学电极,其特征在于,该电极还包括导线密封螺丝(8);导线密封螺丝(8)安装于密封结构(5)上;导电空腔结构导线(6)和外场发生器导线(7)均通过导线密封螺丝(8)穿过密封结构(5),实现密封。
3.根据权利要求1所述的用于外场辅助的电化学电极,其特征在于,所述外场发生器(4)为磁场发生装置、微波发生装置或声波发生装置。
4.根据权利要求1所述的用于外场辅助的电化学电极,其特征在于,导电空腔结构(1)的外形为圆柱体或长方体。
5.根据权利要求1所述的用于外场辅助的电化学电极,其特征在于,导电空腔结构(1)的材料为碳材料或金属材料。
6.根据权利要求5所述的用于外场辅助的电化学电极,其特征在于,碳材料为石墨,金属材料为镍、钛、不锈钢或铜。
【技术特征摘要】
1.一种用于外场辅助的电化学电极,其特征在于,该电极包括导电空腔结构(1)、绝缘材料(2)、电化学活性材料(3)、外场发生器(4)、密封结构(5)、导电空腔结构导线(6)和外场发生器导线(7);
2.根据权利要求1所述的用于外场辅助的电化学电极,其特征在于,该电极还包括导线密封螺丝(8);导线密封螺丝(8)安装于密封结构(5)上;导电空腔结构导线(6)和外场发生器导线(7)均通过导线密封螺丝(8)穿过密封结构(5),实现密封。
3.根据权利要...
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