[发明专利]一种基于热敏电阻的热电化学电极

说明书

技术领域

本发明涉及一种热电化学电极，尤其是涉及一种基于热敏电阻的热电化学电极。

背景技术

热电化学研究方法早期以量热为主，这种方法虽然具有准确可靠、数据处理简单等优点，但它只能测得稳态极化的电化学过程放热的平均值，不能用于暂态过程不同时刻的热信号测量。60年代，随着测温技术的发展，实验过程中主要用热敏电阻来测量电极表面的温度变化，从而获得电极反应的瞬时热效应。这种测量方法迅速准确，不仅能够测量反应过程的热力学数据，还可以分析电极过程机理和物质浓度，但测量结果需经复杂的数据处理，误差较大，重现性较差。此外，在实验硬件上，热电化学的研究过程中还存在“实验装置繁琐、元件稳定性差、电极材料有待改进”等问题。实验装置繁琐，是难以将电极商品化的主要原因；而元件的稳定性欠佳，也在一定程度上影响了实验数据的可靠性。

国内热电化学的研究是近十年来才开始的，主要发展趋势还停留在电极材料的制备上。目前，市场上还没有能同时测量化学反应的电信号和热信号的专门仪器。热电化学的研究前景相当广，热电化学专用电极的设计与制备也很有价值。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供一种能同时测量电信号和热信号的基于热敏电阻的热电化学电极。

本发明的技术方案是：其包括贴装型热敏电阻和铂电极，贴装型热敏电阻设于铂电极一侧，贴装型热敏电阻与铂电极之间设有导热性能好、导电性能差的热敏材料层，铂电极表面设有导线Ⅰ，贴装型热敏电阻两端分别设有导线Ⅱ、导线Ⅲ。

所述热敏材料层的材质优选石英粉、云母片、硅脂或三氧化二铝。

所述热敏材料层的厚度优选0.5-1mm。

本发明的铂电极表面设有贴装型热敏电阻，与传统铂电极相比，其在测量化学反应的电信号的同时，还可以测量化学反应的热信号，可为研究化学反应的机理、反应过程等提供有效科学数据。化学反应中的热信号通过一个性能稳定、抗干扰性好的微弱信号放大电路，有效地提高了测量的灵敏度。

附图说明

图1为本发明之基于热敏电阻的热电化学电极实施例结构示意图；

图2为由基于热敏电阻的热电化学电极构成的热电化学测试系统框图；

图3为图2所示热电化学测试系统框图的一种实施电路图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

参照图1，本实施例包括贴装型热敏电阻1和铂电极2，贴装型热敏电阻1设于铂电极2一侧，贴装型热敏电阻1与铂电极2之间设有导热性能好、导电性能差的热敏材料层（图中未示出），铂电极2表面设有导线Ⅰ3-1，贴装型热敏电阻1两端分别设有导线Ⅱ3-2、导线Ⅲ3-3。

所述热敏材料层的材质为石英粉、云母片、硅脂或三氧化二铝。

所述热敏材料层的厚度为0.7mm。

所述贴装型热敏电阻为25℃10K的热敏电阻。

参照图2，使用本发明之基于热敏电阻的热电化学电极用于测量化学反应的热信号和电信号时，将本发明基于热敏电阻的热电化学电极与惠更斯电桥、电化学工作站相连，惠更斯电桥与精密仪表放大器相连，精密仪表放大器与二阶RC低通滤波器相连，二阶RC低通滤波器经同相输入放大器后与电化学工作站相连，电化学工作站与电脑相连。基于热敏电阻的热电化学电极、惠更斯电桥、电化学工作站、精密仪表放大器、二阶RC低通滤波器、同相输入放大器、电脑的整体构成了热电化学测试系统。从基于热敏电阻的热电化学电极传来的热信号经惠更斯电桥转化成为一个差分信号输出，信号经精密仪表放大器做初步放大后，再通过二阶RC低通滤波器过滤噪声，以利于提高信噪比，通过同相输入放大器再次放大，再经电化学工作站后输入电脑；从基于热敏电阻的热电化学电极传来的电信号通过与热电化学电极直接相连的电化学工作站后直接输入电脑，电脑对收集到的关于热信号和电信号的数据进行纪录并处理。

同相输入放大器与电化学工作站之间还可接入一个电压跟随器，以利于减小系统的输出阻抗，从而提高系统的带负载能力。

图3为使用本发明之基于热敏电阻的热电化学电极用于测量化学反应的热信号和电信号时，基于热敏电阻的热电化学电极与惠更斯电桥、电化学工作站、精密仪表放大器、二阶RC低通滤波器、同相输入放大器、电压跟随器、电脑之间相互连接的实施电路图，即热电化学测试系统的实施电路图。基于热敏电阻的热电化学电极的导线Ⅰ3-1与电化学工作站的电信号输入端口C相连，基于热敏电阻的热电化学电极的导线Ⅱ3-2与惠更斯电桥桥臂中点A相连，导线Ⅲ3-3与惠更斯电桥的接地端B相连。电化学工作站的型号为CHI660A。精密仪表放大器的型号为INA118。同相输入放大器中的运算放大器F1型号为LM324。电压跟随器中的运算放大器F2型号也为LM324。