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基本概述
定义:高纯锌参比电极是采用纯度不低于 99.99% 的锌制作而成的参比电极,属于第二类电极。
结构:通常由高纯锌电极、填充料、外套管和导线等部分组成。高纯锌作为活性电极材料,是发生氧化还原反应的主体;填充料一般为含有特定电解质的凝胶或粉末,用于保持电极内部的离子导电性和化学稳定性;外套管通常采用耐腐蚀、绝缘性能良好的材料,如聚四氟乙烯等,保护内部结构不受外界环境的干扰;导线则用于连接测量仪器,传输电极电位信号。
工作原理
当高纯锌参比电极置于电解质溶液中时,锌金属与溶液中的氢离子(H⁺)或其他离子发生电化学反应,锌原子失去电子发生氧化反应,生成锌离子进入溶液,同时在电极表面形成一层氢氧化锌(Zn (OH)₂)或其他水合氧化物,这些覆盖物在一定程度上影响了电极的电位,形成相对稳定的电位,该电位可作为基准电位用于测量其他电极的电位。
性能特点
电位稳定性较好:在大多数溶液中能保持较为恒定的电位值,为电化学测量提供可靠的参考。不过在开放性海水中使用时,由于海水流动及海水温度变化会引起电极表面覆盖物变化,导致电位漂移相对较大,一般在海水中的电位漂移范围为 20 毫伏左右。
低自放电率:在长时间使用过程中能够保持稳定的性能,减少实验误差和成本。
长寿命:由于其高纯度和稳定性,高纯锌参比电极具有较长的使用寿命。
抗干扰能力强:能够在复杂的环境中,如含有多种电解质、不同 pH 值的溶液中,以及存在一定温度变化和机械振动的情况下,仍能准确地输出稳定的电位信号,不受外界因素的显著影响,保证了测量结果的准确性和可靠性。
高耐腐蚀性:由于采用了高纯锌和耐腐蚀的外套管材料,以及良好的密封设计,能够抵抗各种腐蚀性介质的侵蚀,在恶劣的化学环境中保持良好的性能。
应用领域
阴极保护:在埋地管道、储罐等金属结构的阴极保护系统中,用于监测和记录电位变化,确保阴极保护效果。在海洋环境中实施阴极保护时,采用高纯锌参比电极,钢结构电位应≤+0.25 伏。
电化学研究:在电化学实验室中,作为电位参考电极,用于各种电化学测量和实验,如电位滴定、电导率测量、电化学合成等。
环境监测:可用于监测水质污染和土壤污染情况,通过测量水体或土壤中的电位变化,间接判断其中是否存在重金属离子和其他污染物。
电解工业:在电解工业中,可以作为电解池的参比电极,确保电解过程的稳定进行,保障产品质量。
金属冶炼、电镀和电池制造:在这些领域中发挥着重要作用,有助于提高产品质量和生产效率,确保工艺过程的稳定性和可靠性。