Ⅰ، المزايا المادية الأساسية لأنابيب السيراميك المصنوعة من الألومينا في البحوث الكهروكيميائية
1. عزل كهربائي فائق:أداء عزل فائق من درجة حرارة الغرفة حتى 1600 درجة مئوية. يعزل أسلاك البلاتين والموليبدينوم والتنغستن لمنع حدوث دوائر قصر في الخلايا الإلكتروليتية ذات درجة الحرارة العالية والقضاء على تداخل التشويش على إشارات اختبار تقييم الأثر البيئي و السيرة الذاتية.
2. الخمول الكيميائي:يقاوم التآكل الناتج عن الأحماض القوية والقلويات القوية والأملاح المنصهرة والبلازما. لا يحدث انتقال لأيونات الشوائب مع الإلكتروليتات أو مواد الأقطاب الكهربائية، مما يضمن بيانات كهروكيميائية خالية من التلوث الخلفي.
3. الثبات في درجات الحرارة العالية:تحافظ أنابيب السيراميك المصنوعة من الألومينا بنسبة 99٪ على استقرار الأبعاد دون تشوه عند درجة حرارة خدمة طويلة الأجل تبلغ 1600 درجة مئوية ودرجة حرارة ذروة قصيرة الأجل تبلغ 1800 درجة مئوية، وهي مناسبة للتحليل الكهربائي للأملاح المنصهرة وخلايا الوقود الصلبة المؤكسدة (خلايا الوقود الصلبة) ومعدات اختبار المعاوقة ذات درجة الحرارة العالية.
4. تتوفر تكوينات مزدوجة (مسامية / كثيفة):تُستخدم الأنابيب الكثيفة كأكمام عازلة للأقطاب الكهربائية وأنابيب حماية للمزدوجات الحرارية؛ وتُستخدم أنابيب السيراميك المصنوعة من الألومينا المسامية كفواصل أيونية وقنوات انتشار الغاز ووصلات سائلة للأقطاب المرجعية.
5. الصلابة الميكانيكية:تعمل بنية الثقوب المتعددة المتكاملة على تثبيت المواضع النسبية لثلاثة أقطاب كهربائية، وتزيل انجراف الأقطاب الكهربائية، وتحسن قابلية تكرار اختبارات الفولتامترية الدورية والكرونوأمبيرومترية.
ثانيًا، حالات تطبيقية كاملة للكيمياء الكهربائية في الجامعات
الحالة 1:جامعة بكين للعلوم والتكنولوجيا - غشاء لأقطاب مرجعية كهروكيميائية تحت تأثير تآكل الأملاح المنصهرة في درجات الحرارة العالية (الكيمياء الكهربائية للأملاح المنصهرة)
موضوع البحث
التوصيف الكهروكيميائي للتآكل الساخن للمعادن في أنظمة الكبريتات المنصهرة عند درجات حرارة عالية؛ بناء نظام ثلاثي الأقطاب يعمل عند درجات حرارة الملح المنصهر التي تتراوح من 800 إلى 900 درجة مئوية
مخطط تطبيق أنبوب السيراميك المصنوع من الألومينا
اختيار أنبوب سيراميكي من الألومينا المسامية ذات الجدران الرقيقة بنسبة 99% كغشاء قطب مرجعي عالي الحرارة من نوع الزراعة/الزراعة₂لذا₄:
1.سلك فضي محكم الإغلاق داخل الأنبوب مع كبريتات الصوديوم المنصهرة (نا₂لذا₄) التي تعمل كإلكتروليت مرجعي داخلي، وجدار الأنبوب المسامي الذي يعمل كحاجز موصل للأيونات.
2.يغلف غلاف كثيف من الألومينا ذو فتحة واحدة سلك توصيل القطب المرجعي لعزل موصل البلاتين عن تآكل الملح المنصهر.
3.يتم إدخال أنبوب الألومينا في بوتقة إلكتروليتية من الكوروندوم ذات درجة حرارة عالية؛ ويتم تغذية غاز الأرجون إلى الملح المنصهر من خلال أنبوب الألومينا الجانبي لتنظيم الضغط الجزئي للأكسجين.
النتائج التجريبية والقيمة
يسمح غشاء الألومينا المسامي فقط بتوصيل أيونات نا⁺ ويمنع شوائب المعادن الثقيلة في الأملاح المنصهرة، مع انحراف جهد مرجعي أقل من 3 ملي فولت لكل 24 ساعة.
بالمقارنة مع أنابيب الكوارتز والزجاج، لا تلين أنابيب السيراميك المصنوعة من الألومينا عند درجة حرارة 900 درجة مئوية، وتبقى خاملة تجاه تفاعلات الكبريتات. وهي تدعم اختبارات مطيافية المعاوقة الكهروكيميائية (تقييم الأثر البيئي) المستمرة عند درجات حرارة عالية، واختبارات الاستقطاب في الحالة المستقرة لمدة 72 ساعة.
وقد سهّلت هذه المادة معايرة مسبار كهروكيميائي في الموقع لقياس قلوية الملح المنصهر عند درجات الحرارة العالية كما هو موضح في ورقة البحث، مما أدى إلى حل مشكلة فشل درجات الحرارة العالية للأقطاب المرجعية الزجاجية التقليدية.
