[发明专利]一种微型铅系固体不极化电极及制备方法

说明书

本发明公开了一种微型铅系固体不极化电极及制备方法，微型铅系固体不极化电极包括：壳体；壳体的中部通过隔膜分成上腔体和下腔体，上腔体和下腔体内均填充有电解质浆料，电解质浆料包括纳米级气相二氧化硅胶状液、PbCl₂、HCl、NaCl和水；壳体的顶部设有固定帽，固定帽上穿设有阳极丝，阳极丝一端伸入上腔体的电解质浆料中、另一端与外部导线相连；壳体的底部设有木底板，下腔体内的电解质浆料通过木底板与外部环境相接触。本发明将纳米级气相二氧化硅应用于电解质中，将聚丙烯离子膜应用于结构中，对电解质和整体结构进行优化改性，使得整体更加适用于微型化电极中，得到可以长期稳定使用的高精度固体不极化电极。

技术领域

本发明涉及电极技术领域，具体涉及一种微型铅系固体不极化电极及制备方法。

背景技术

地球物理勘探，是指通过研究和观测各种地球物理场的变化来探测地层岩性、地质构造等地质条件。由于地壳中不同岩层介质往往在密度、弹性、导电性、磁性、放射性以及导热性等方面存在差异，上述差异将引起相应的地球物理场的局部变化。通过量测这些物理场的分布和变化特征，结合已知地质资料进行分析研究，就可以达到推断地质性状的目的。该方法兼有勘探与试验两种功能，和钻探相比，具有设备轻便、成本低、效率高、工作空间广等优点，对人类的生产建设具有重要意义。

现有地球物理勘探中应用非常广泛的勘探方法为大地电磁测深法(MT)，其主要通过测量大地中电位差的变化，利用天然交变电磁场研究地球电性结构；因此，对测量电位差的电极的探索则成为这一方面的重中之重。由于金属系电极在使用过程中不可避免的会出现极化现象，难以进行长期的稳定观测，所以目前使用的电极主要是由金属和金属盐溶液反应构成的不极化电极。

目前，不极化电极的制作通常是将金属丝插入装有饱和金属盐溶液的电极壳中，通过底部与土壤接触；市场上的不极化电极主要有Cu-CuSO₄电极、Pb-PbCl₂电极和Ag-AgCl电极等；其中，最常用是Pb-PbCl₂不极化电极，其适用于对短时间、强度大地电场信号的观测，但无法满足对地电场信号的长期观测。不极化电极的制作通常是将金属丝插入装有饱和金属盐溶液的电极壳中，通过底部与土壤接触。原因在于，不极化电极在使用一段时间之后电解质浓度变化局部过大、稳定性无法保证，需要重新配置电解质溶液。因此，目前常用的不极化电极在电解质溶液中加入了过量的盐和粘土等作为填充物，提高电极在使用过程中的电极质的饱和时间，称为固体不极化电极。例如，专利号CN201410795698.0的发明介绍了一种利用高岭土为粘性物质，并以NaCl、HCl等为掺比电解质的新型Pb-PbCl₂固体电极；其稳定时间最长可达半年左右，一定程度上解决了其稳定性的问题；但是由于高岭土成分不稳定，其内部溶质的沉降也会影响到电极的稳定性。

另外，由于在野外研究具有一定的困难，大多数理论和模拟实验主要都是以室内小规模模拟实验的方式完成；所以不极化电极的小型化，也成为了对的大地电磁问题进行深入研究的重点方向。微型不极化电极的优势在于更加适用于室内模型模拟，由于在室内模拟方面测量时间较短，仅需要6～36h，所以整体时间成本较低，以及精度较高。专利号CN201620184257.1的发明虽然制备了可以长期使用的电极，但在使用过程中内部Pb²⁺在上下部分的成分变化在电极的精度上有很大问题，并难以用于小型电极。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种微型铅系固体不极化电极及制备方法。

本发明公开了一种微型铅系固体不极化电极，包括：壳体；

所述壳体的中部通过隔膜分成上腔体和下腔体，所述上腔体和下腔体内均填充有电解质浆料；

所述壳体的顶部设有固定帽，所述固定帽上穿设有阳极丝，所述阳极丝一端伸入所述上腔体的电解质浆料中、另一端与外部导线相连；