CN217359716U - 一种多孔阴极的电催化性能的测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多孔阴极的电催化性能的测试装置，涉及材料电化学性能测试技术领域。本实用新型包括上层氧化铝陶瓷夹具以及处于上层氧化铝陶瓷夹具正下方的下层氧化铝陶瓷夹具，上层氧化铝陶瓷夹具下侧的正中部固定有上夹具杆部，上层氧化铝陶瓷夹具上侧的正中部开设有上夹具孔道，圆口的底侧开设有下夹具孔道，三电极式半电池由电解质基体、多孔阴极涂层和Pt参比电极、Pt对电极和Pt集流网组成。本实用新型通过上夹具杆部的挤压，保证多孔阴极层与Pt集流网之间紧密接触，降低两者之间的接触电阻，实现良好的集流效果，同时通过上夹具孔道和下夹具孔道，实现环境多孔阴极层与Pt对电极与气流的充分接触，保证电催化性能测试的准确性。

Description

一种多孔阴极的电催化性能的测试装置

技术领域

本实用新型属于材料电化学性能测试技术领域，特别是涉及一种多孔阴极的电催化性能的测试装置。

背景技术

固体氧化物燃料电池（SOFC）将各种燃料中的化学能转化为电能，是一种清洁高效的能源转化技术。SOFC的主要由电解质、阴极和阳极组成，阴极的主要作用是催化氧分子在阴极表面的还原反应和收集电流，SOFC阴极的极化损耗占到总的电池极化损耗（包括阴极极化损耗和阳极极化损耗）的60%以上。因此，测试阴极的对氧还原反应的电催化性能对于分析SOFC的工作性能具有重要意义；

可以基于对称式半电池或三电极式半电池测试阴极对于氧化还原反应的电催化性能。与基于对称式半电池的测试方法相比，采用基于三电极式半电池的测试方法不仅可以测试得到在开路电压状态下的阴极极化电阻，而且可以测试得到在阴极极化状态下（施加阴极偏置电压或阴极极化电流）的阴极极化电阻，获得有关阴极的电极反应动力学的信息，还可以测试得到阴极的交换电流密度和在不同极化阴极电流下的过电势，能够更为全面的分析和评价阴极的电催化性能。

与对称式半电池相比，三电极式半电池的组成较为复杂，对各个组成部分的位置关系和几何参数的限定更为严格，电催化性能的测试内容更为多样，因此就需要使用到相应的测试装置，但现在测试装置在实际使用中往往存在以下弊端：

1、由于测试装置中各部件的热膨胀系数不同，在高温测试过程中（600-800°C）集流网与多孔阴极涂层之间的接触容易发生松动，会增加两者之间的接触电阻，无法达到良好的集流效果；

2、在现有测试装置中由于预留孔道不充分，因此不能保证多孔阴极涂层和对电极与外部环境气流之间的充分接触，从而会影响到电催化性能测试的准确性。

因此，现有的多孔阴极的电催化性能的测试装置，无法满足实际使用中的需求，所以迫切需要能改进测试装置，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多孔阴极的电催化性能的测试装置，通过上夹具杆部的挤压，保证多孔阴极层与Pt集流网之间紧密接触，降低两者之间的接触电阻，实现良好的集流效果，同时上夹具孔道和下夹具孔道，实现多孔阴极涂层和Pt对电极与环境气流的充分接触，保证电催化性能测试的准确性。

为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型为一种多孔阴极的电催化性能的测试装置，包括上层氧化铝陶瓷夹具以及处于上层氧化铝陶瓷夹具正下方的下层氧化铝陶瓷夹具，所述上层氧化铝陶瓷夹具下侧的正中部固定有上夹具杆部，所述上层氧化铝陶瓷夹具上侧的正中部开设有上夹具孔道，且上夹具孔道从上至下贯穿上夹具杆部；

所述下层氧化铝陶瓷夹具上侧的正中部开设有圆口，所述圆口的底侧开设有下夹具孔道；

所述下层氧化铝陶瓷夹具与上层氧化铝陶瓷夹具之间设置有三电极式半电池，所述三电极式半电池由电解质基体、涂覆在电解质基体上表面的多孔阴极涂层和Pt参比电极、涂覆在电解质基体下表面的Pt对电极和覆盖在多孔阴极涂层表面的Pt集流网组成。

进一步地，所述电解质基体为圆片状，所述多孔阴极涂层、Pt对电极、Pt参比电极和Pt集流网均为圆形，所述多孔阴极涂层和Pt对电极处于电解质基体上、下表面的对称位置。

进一步地，所述上层氧化铝陶瓷夹具的左右边缘位置均预留有上置锁紧孔，所述下层氧化铝陶瓷夹具的左右边缘位置对应上置锁紧孔的位置处均预留有下置锁紧孔。

进一步地，所述上层氧化铝陶瓷夹具的上方对应上置锁紧孔的位置处均设置有氧化铝陶瓷螺栓，且氧化铝陶瓷螺栓的下端分别穿过对应的上置锁紧孔和下置锁紧孔。

进一步地，所述下层氧化铝陶瓷夹具的下方对应下置锁紧孔的位置处均设置有倒T形氧化铝陶瓷螺母，且倒T形氧化铝陶瓷螺母与对应的氧化铝陶瓷螺栓螺旋连接。

本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型通过设置有上夹具杆部，通过上层氧化铝陶瓷夹具下侧的上夹具杆部将Pt集流网压合在多孔阴极涂层的表面上，可以使Pt集流网与多孔阴极涂层紧密接触，降低两者之间的接触电阻，达到良好的集流效果。

2、本实用新型通过设置有上夹具孔道和下夹具孔道，通过上夹具孔道，使得外部环境气体可以穿过Pt集流网，以此使得环境气体扩散进入多孔阴极涂层，且与多孔阴极涂层形成充分的接触，通过下夹具孔道，环境气体可以与Pt对电极形成充分的接触，Pt参比电极本身就处于环境气体中，可使得多孔阴极涂层、Pt对电极和Pt参比电极处于相同的环境气氛中，保证电催化性能测试结果的准确性。

当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型中上层氧化铝陶瓷夹具的俯视结构图；

图3为本实用新型中下层氧化铝陶瓷夹具的俯视结构图；

图4为本实用新型中三电极式半电池的结构图；

图5为本实用新型中氧化铝陶瓷螺栓的拼装结构图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、上层氧化铝陶瓷夹具；101、上夹具孔道；102、上置锁紧孔；103、上夹具杆部；2、氧化铝陶瓷螺栓；201、倒T形氧化铝陶瓷螺母；3、三电极式半电池；301、Pt对电极；302、Pt参比电极；303、Pt集流网；304、多孔阴极涂层；305、电解质基体；4、下层氧化铝陶瓷夹具；401、圆口；402、下置锁紧孔；403、下夹具孔道。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参阅图1-5所示，本实用新型为一种多孔阴极的电催化性能的测试装置，包括上层氧化铝陶瓷夹具1以及处于上层氧化铝陶瓷夹具1正下方的下层氧化铝陶瓷夹具4，上层氧化铝陶瓷夹具1的上半部分为长方体，长方体的长度为60-65mm，宽度为25-30mm，厚度为3-5mm，上夹具杆部103的高度为8-10mm,直径为8mm,下层氧化铝陶瓷夹具4为长方体，长度为60-65mm，宽度为25-30mm，厚度为4-6mm；

上层氧化铝陶瓷夹具1下侧的正中部固定有上夹具杆部103，上层氧化铝陶瓷夹具1上侧的正中部开设有上夹具孔道101，且上夹具孔道101从上至下贯穿上夹具杆部103；下层氧化铝陶瓷夹具4上侧的正中部开设有圆口401，圆口401的底侧开设有下夹具孔道403；下层氧化铝陶瓷夹具4与上层氧化铝陶瓷夹具1之间设置有三电极式半电池3，通过上层氧化铝陶瓷夹具1下侧的上夹具杆部103将Pt集流网303压合在多孔阴极涂层304的表面上，可以使Pt集流网303与多孔阴极涂层304紧密接触，通过上夹具孔道101，使得外部环境气体可以穿过Pt集流网303，以此使得环境气体扩散进入多孔阴极涂层304，且与多孔阴极涂层304形成充分的接触，通过下夹具孔道403，环境气体可以与Pt对电极301形成充分的接触，Pt参比电极302本身就处于环境气体中，可使得多孔阴极涂层304、Pt对电极301和Pt参比电极302处于相同的环境气氛中；

三电极式半电池3由电解质基体305、涂覆在电解质基体305上表面的多孔阴极涂层304和Pt参比电极302、涂覆在电解质基体305下表面的Pt对电极301和覆盖在多孔阴极涂层304表面的Pt集流网303组成，电解质基体305的直径为17mm，厚度为1mm，多孔阴极涂层304、Pt对电极301、Pt参比电极302和Pt集流网303的直径依次分别为8mm、8mm、1mm和8mm，厚度分别为30μm、10μm、10μm和0.15 mm，多孔阴极涂层304的边缘与Pt参比电极302边缘之间的最近距离为7mm，。

其中如图1-5所示，电解质基体305为圆片状，多孔阴极涂层304、Pt对电极301、Pt参比电极302和Pt集流网303均为圆形，多孔阴极涂层304和Pt对电极301处于电解质基体305上、下表面的对称位置，上层氧化铝陶瓷夹具1的左右边缘位置均预留有上置锁紧孔102，下层氧化铝陶瓷夹具4的左右边缘位置对应上置锁紧孔102的位置处均预留有下置锁紧孔402，上层氧化铝陶瓷夹具1的上方对应上置锁紧孔102的位置处均设置有氧化铝陶瓷螺栓2，且氧化铝陶瓷螺栓2的下端分别穿过对应的上置锁紧孔102和下置锁紧孔402，下层氧化铝陶瓷夹具4的下方对应下置锁紧孔402的位置处均设置有倒T形氧化铝陶瓷螺母201，且倒T形氧化铝陶瓷螺母201与对应的氧化铝陶瓷螺栓2螺旋连接；

通过上述结构的设置，在安装时，先将预制的三电极式半电池3置于上层氧化铝陶瓷夹具1和下层氧化铝陶瓷夹具4之间，将上夹具杆部103与Pt集流网303和多孔阴极涂层304的位置对齐；然后通过上层氧化铝陶瓷夹具1和下层氧化铝陶瓷夹具4靠近左、右侧边的位置预留的上置锁紧孔102和下置锁紧孔402，安装氧化铝陶瓷螺栓2和倒T形氧化铝陶瓷螺母201，对上层氧化铝陶瓷夹具1和下层氧化铝陶瓷夹具4和三电极式半电池3构成的测试装置进行固定，完成整个测试装置的安装，在倒T形氧化铝陶瓷螺母201从下穿过下置锁紧孔402的位置后，对下层氧化铝陶瓷夹具4限位，同时上夹具杆部103将下层氧化铝陶瓷夹具4的上侧抵住，以此限位上层氧化铝陶瓷夹具1与下层氧化铝陶瓷夹具4之间的接触。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并不限制本实用新型，任何对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，对其中部分技术特征进行等同替换，所作的任何修改、等同替换、改进，均属于在本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种多孔阴极的电催化性能的测试装置，包括上层氧化铝陶瓷夹具（1）以及处于上层氧化铝陶瓷夹具（1）正下方的下层氧化铝陶瓷夹具（4），其特征在于：所述上层氧化铝陶瓷夹具（1）下侧的正中部固定有上夹具杆部（103），所述上层氧化铝陶瓷夹具（1）上侧的正中部开设有上夹具孔道（101），且上夹具孔道（101）从上至下贯穿上夹具杆部（103）；

所述下层氧化铝陶瓷夹具（4）上侧的正中部开设有圆口（401），所述圆口（401）的底侧开设有下夹具孔道（403）；

所述下层氧化铝陶瓷夹具（4）与上层氧化铝陶瓷夹具（1）之间设置有三电极式半电池（3），所述三电极式半电池（3）由电解质基体（305）、涂覆在电解质基体（305）上表面的多孔阴极涂层（304）和Pt参比电极（302）、涂覆在电解质基体（305）下表面的Pt对电极（301）和覆盖在多孔阴极涂层（304）表面的Pt集流网（303）组成。

2.根据权利要求1所述的一种多孔阴极的电催化性能的测试装置，其特征在于，所述电解质基体（305）为圆片状，所述多孔阴极涂层（304）、Pt对电极（301）、Pt参比电极（302）和Pt集流网（303）均为圆形，所述多孔阴极涂层（304）和Pt对电极（301）处于电解质基体（305）上、下表面的对称位置。

3.根据权利要求1所述的一种多孔阴极的电催化性能的测试装置，其特征在于，所述上层氧化铝陶瓷夹具（1）的左右边缘位置均预留有上置锁紧孔（102），所述下层氧化铝陶瓷夹具（4）的左右边缘位置对应上置锁紧孔（102）的位置处均预留有下置锁紧孔（402）。

4.根据权利要求3所述的一种多孔阴极的电催化性能的测试装置，其特征在于，所述上层氧化铝陶瓷夹具（1）的上方对应上置锁紧孔（102）的位置处均设置有氧化铝陶瓷螺栓（2），且氧化铝陶瓷螺栓（2）的下端分别穿过对应的上置锁紧孔（102）和下置锁紧孔（402）。

5.根据权利要求4所述的一种多孔阴极的电催化性能的测试装置，其特征在于，所述下层氧化铝陶瓷夹具（4）的下方对应下置锁紧孔（402）的位置处均设置有倒T形氧化铝陶瓷螺母（201），且倒T形氧化铝陶瓷螺母（201）与对应的氧化铝陶瓷螺栓（2）螺旋连接。

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