[發明專利]一種CO2無氧環境下薄液膜的局部電化學測試系統

有效

• 申請號: 201410359176.6
• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN104090172B
• 公開（公告）日: 2016-10-26
• 發明（設計）人: 張大磊;管孝瑞;金有海;王建軍
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01N17/02
• 分類號: G01N17/02
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司 37107
• 代理人: 羅文遠

1.一種CO2無氧環境下薄液膜的局部電化學測試系統，其特征是：包括基礎操作平臺、CO₂無氧環境下薄液膜系統和CO₂無氧環境下薄液膜腐蝕動力學測量系統，

所述基礎操作平臺用來實現工作電極平面保持水平；

所述的CO₂無氧環境下薄液膜系統包括無氧濕氣供應裝置和液膜測量裝置，所述無氧濕氣供應裝置由超聲波霧化加濕器(14)、帶有除氧劑的填料(15)、濕度傳感器(18)構成，超聲波霧化加濕器(14)的輸出端通過管道連接帶有除氧劑的填料(15)，除氧劑的填料(15)的輸出端連接圓柱水筒（4），所用溶液經過加濕和除氧后進入圓柱水筒（4），通過液膜測量裝置來控制圓柱水筒（4）內的濕度，所述的圓柱水筒（4）側壁有多個導氣孔和排水口，在圓柱水筒內放入攪拌葉片(16)，內部安設工作電極（17）；

所述的液膜測量裝置由支架(11)、螺旋測微器(13)、夾套(12)、12V電源、開關K、可變電阻、靈敏電流計構成，12V電源、開關K、可變電阻、靈敏電流計與工作電極（17）形成回路；夾套(12)可以帶動水平懸臂沿支架(11)上的豎直桿上下移動，并通過旋轉螺母來實現固定，水平懸臂一端與豎直桿相固定，另一端固定螺旋測微器(13)，利用螺旋測微器(13)對液膜高度進行測量；

所述的CO₂無氧環境下薄液膜腐蝕動力學測量系統是在工作電極(17)的中心區域設有N×N絲束電極（19）作為小工作電極，在小工作電極周圍有十二根Ag/AgCl參比電極（20）分布存在，通過注入環氧，對整個電極進行密封，每一根電極通過導線接出，導線上有開關，十二根參比電極通過串聯連接到一塊，通過導線、開關連接到測試系統（21）上，然后將單根工作電極連接到測試系統（21），從而將電化學測試系統形成一個回路，能夠測量每一根工作電極電化學信息，這樣就能夠得到CO₂無氧環境薄液膜下不同位置處的電化學信息。

2.根據權利要求1所述的CO2無氧環境下薄液膜的局部電化學測試系統，其特征是：所述的基礎操作平臺包括平臺（1）、3個水平調節螺母（2）、水平三腳架（3）、圓柱水筒（4）、工作電極固定套（5）、放在工作電極上的水平儀（6）；將工作電極嵌入工作電極固定套（5），并在工作電極四周纏繞聚四氟乙烯疏水帶，將水平儀（6）放在工作電極上面，通過旋轉3個水平調節螺母（2），并結合水平儀（6）的水平測量功能，來實現工作電極平面保持水平；

在圓柱水筒（4）上部增加圓柱水筒蓋，在圓柱水筒蓋的四周纏繞聚四氟乙烯疏水帶，在圓柱水筒蓋上預留四個開孔，分別為pH測試棒插入口（7）、溶解氧測試棒插入口（8）、探針保護套插入口（9）、攪拌葉片插入口（10）；在工作電極滿足水平后，利用移液管或者微樣注射器向圓柱水筒（4）加入或者移除經過高純氮氣除氧后的液體，來實現工作電極上液面微米級別的上升或者下降。

3.根據權利要求1所述的CO2無氧環境下薄液膜的局部電化學測試系統，其特征是：所述的水平懸臂沿支架(11)上的水平懸臂由兩個不同尺寸的抽桿構成，內抽桿可左右移動，并且在內外抽桿間隔開有螺紋孔，在通過抽桿將螺旋測微器移動到想要的位置時，兩桿通過螺母固定。

4.根據權利要求1所述的CO2無氧環境下薄液膜的局部電化學測試系統，其特征是：所述的螺旋測微器(13)的鈕處設絕緣套，螺旋測微器(13)的探針為直徑0.7mm的不銹鋼絲，探針尖端為圓錐針尖狀，探針外表面涂有絕緣漆，僅在尖端設有導電區域。

5.一種采用權利要求1-4中任一項所述的CO2無氧環境下薄液膜的局部電化學測試系統的方法，其特征是包括以下操作步驟：

（一）將工作電極放入到基礎操作平臺內，并利用水平儀調節至水平，所用工作電極使用前采用氧化鋁粉末進行拋光；

（二）制備CO₂無氧環境薄液膜，其制備過程如下：打開超聲波霧化加濕器(14)，控制好濕度，通入經過除氧劑的濕氣流，保證圓柱水筒內的濕度，減少制備液膜的蒸發，進而保證薄液膜在測量過程中不發生變化，然后固定螺旋測微裝置，通過移液管或者微樣注射器構造一定高度的薄液膜，然后利用螺旋測微裝置對液膜高度進行測量；通高純氮氣除氧，并利用溶解氧測量棒測量溶液氧含量，保證無氧環境，然后再通二氧化碳兩小時至飽和，并利用pH測量棒測量溶液pH；在通入氣體的同時，定期旋轉攪拌葉片，實現溶液內部充分混合，減少溶液各處的差異；

利用螺旋裝置測量液膜高度，關上開關K，在圓柱水筒沒有溶液之前，固定好支架和螺旋測量裝置，慢慢旋轉探針向下運動，當探針接觸到工作電極表面時，記錄下此時螺旋測微器讀數h₁；往回慢慢旋轉螺旋測微器，探針慢慢離開工作電極表面，當將溶液加入到大約所需高度時，慢慢往下旋轉螺旋測微器，當探針接觸到工作電極上部薄液膜界面時，此時靈敏電流表讀數發生變化，記錄下此時螺旋測微器讀數h₂，液膜高度為：

???????????????????????????????h=?h₂-?h_{1???????????????????????????????????????????}(1)

這樣可以通過移液管或者微樣注射器加入或者移除通氮氣除氧后的液體，來改變圓柱水筒內液膜高度，能夠滿足20微米以上液膜的營造和制備；

（三）在制備出薄液膜后，將工作電極腐蝕一段時間后，與電化學測試系統相連，以便測量出腐蝕動力學參數；

具體是在工作電極的中心區域設有N×N絲束電極，在絲束電極周圍有12根Ag/AgCl參比電極分布存在，通過注入環氧，對整個電極進行密封，每一根電極通過導線接出，導線上有開關，12根參比電極通過串聯連接到一塊，通過導線、開關連接到測試系統上，然后將單根工作電極連接到測試系統，從而將電化學測試系統形成一個回路，能夠測量每一根工作電極電化學信息，這樣就能夠得到CO₂無氧環境薄液膜下不同位置處的電化學信息；

（四）實驗結束后液體通過圓柱水筒底部的排水口排出。