[實(shí)用新型]一種楔形螺旋曲面電極

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201921751946.6
• 申請(qǐng)日: 2019-10-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN210736914U
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳化平;徐璞;卓江山;楊哲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C25B11/02
• 分類號(hào): C25B11/02;C25B11/00;C25B1/04
• 代理公司: 杭州之江專利事務(wù)所(普通合伙) 33216
• 代理人: 林蜀

一種楔形螺旋曲面電極，電極本體為彎曲的矩形片，沿阿基米德螺旋線進(jìn)行彎曲；電極由兩片相互貼合的銅片和鋁片組成，銅片貼合在內(nèi)側(cè)；在銅片的內(nèi)表面分布有間隔排列的、依楔角布置的氣泡運(yùn)輸區(qū)和親水反應(yīng)區(qū)，其中氣泡運(yùn)輸區(qū)的寬度隨電極的阿基米德螺旋線的極角減小而增大。本實(shí)用新型能使微小氣泡在電極表面快速脫離，減少因氣泡粘附而產(chǎn)生的反應(yīng)死區(qū)，避免了因氣泡變大后而產(chǎn)生的死區(qū)面積波動(dòng)、電解質(zhì)擾動(dòng)；提高了電化學(xué)反應(yīng)速率、增大原電池電流及提高電流穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電極，特別涉及一種楔形螺旋曲面電極。

背景技術(shù)

隨著需求的越來(lái)越大，一種能夠有效提高輸出電流的方式顯得格外重要，同時(shí)很多精密的儀器要求電池的輸出更加穩(wěn)定。而水電解中的析氫反應(yīng)作為水電生產(chǎn)最有前景的方法之一，引起了眾多科學(xué)家的關(guān)注。在析氫反應(yīng)中，氣泡粘附在電極表面會(huì)嚴(yán)重影響電極與電解質(zhì)的直接接觸，進(jìn)而導(dǎo)致電極死區(qū)的產(chǎn)生和歐姆電阻的下降，電化學(xué)反應(yīng)速率會(huì)顯著降低，因此及時(shí)地除去電極上的氣泡是提高電化學(xué)反應(yīng)的效率的有效方法。

傳統(tǒng)去除電極上氣泡的方法有物理方法和化學(xué)方法兩種，例如超聲波處理和超重力處理，這兩種方法需要添加輔助設(shè)備，但是僅能使氣泡脫離電極表面，沒(méi)有精確的運(yùn)輸過(guò)程；再比如在電極表面構(gòu)建微/納米結(jié)構(gòu)的方法，氣泡需要自行匯聚為大氣泡才能脫離電極表面。這些方法都可以使形成的氣泡獲得脫離電極表面的能力，但都是將氣泡直接釋放到電解液中，這樣會(huì)對(duì)電解過(guò)程產(chǎn)生不良影響，比如氣泡的劇烈釋放會(huì)擾亂電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，同時(shí)直接釋放到電解液中的氣泡會(huì)增加相應(yīng)氣體在電解液中的濃度，導(dǎo)致實(shí)際操作中的安全問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種楔形螺旋曲面電極，這種電極能快速輸運(yùn)氣泡、有效減少反應(yīng)死區(qū)和提高電流穩(wěn)定性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種楔形螺旋曲面電極，電極本體為彎曲的矩形片，沿阿基米德螺旋線進(jìn)行彎曲；電極由兩片相互貼合的銅片和鋁片組成，銅片貼合在內(nèi)側(cè)；在銅片的內(nèi)表面分布有間隔排列的、依楔角布置的氣泡運(yùn)輸區(qū)和親水反應(yīng)區(qū)，其中氣泡運(yùn)輸區(qū)的寬度隨電極的阿基米德螺旋線的極角減小而增大；氣泡運(yùn)輸區(qū)表面噴涂有超疏水溶劑及濕滑劑。

上述的楔形螺旋曲面電極，最大的極角為π。

一種楔形螺旋曲面電極的制備方法，包括以下步驟：

步驟一，銅片粗糙化處理：用200目的砂紙對(duì)銅片表面進(jìn)行研磨，用蒸餾水和乙醇沖洗銅片，然后用氮?dú)飧稍铮?/p>

步驟二，用帶有楔形孔的掩模板覆蓋于干燥后的銅片表面，對(duì)掩膜板的楔形孔噴灑超疏水溶劑，使銅片表面形成氣泡運(yùn)輸區(qū)；

步驟三，分別將銅片、鋁片放置在螺距為a、θ的值在0到π阿基米德螺旋曲面上，沿曲面對(duì)銅片進(jìn)行彎曲，并退火處理，再將銅片和鋁片貼合形成電極；

步驟四，在銅片的外表面滴加適量的濕滑劑進(jìn)行浸潤(rùn)，再將未浸潤(rùn)的濕滑劑吹走。

上述的一種楔形螺旋曲面電極的制備方法，在步驟二中，采用glcao液體作為超疏水溶劑。

向掩膜板的楔形孔噴灑超疏水溶劑，將電極銅片的內(nèi)表面劃分為間隔的親水反應(yīng)區(qū)和氣泡運(yùn)輸區(qū)，噴灑了超疏水溶劑的楔形孔對(duì)應(yīng)氣泡運(yùn)輸區(qū)，掩膜板被遮蓋的未噴灑超疏水溶劑的為親水反應(yīng)區(qū)，兩個(gè)區(qū)有著不同的親水性，氣泡運(yùn)輸區(qū)由于噴灑了超疏水溶劑其親水性比親水反應(yīng)區(qū)的親水性要小。

兩個(gè)區(qū)的親水性的不同，造成了與電解液的反應(yīng)速率不一樣，親水反應(yīng)區(qū)的反應(yīng)速率更快，同時(shí)氣泡運(yùn)輸區(qū)上不停地運(yùn)輸氣泡，會(huì)抑制氣泡運(yùn)輸區(qū)的反應(yīng)，所以從宏觀上來(lái)看氣泡運(yùn)輸區(qū)只運(yùn)輸氣泡，親水反應(yīng)區(qū)負(fù)責(zé)與電解液的反應(yīng)。

本發(fā)明中，親水反應(yīng)區(qū)使用惰性電極。