一种高压电化学用原位电解池制造技术

为克服现有原位红外电解池难以进行高压强条件下电催化中间产物检测的问题，本发明专利技术提供了一种高压电化学用原位电解池，包括反射窗口、密封壳体、工作电极、对电极、参比电极和检测装置，所述密封壳体中设置有用于容置电解液的内腔，所述密封壳体上开设有连通所述内腔的观察口，所述反射窗口设置于所述观察口并密封所述内腔，所述检测装置位于所述反射窗口外部，所述密封壳体上开设有用于连接高压气体管的加压口，所述加压口连通所述内腔。本发明专利技术提供的高压电化学用原位电解池能够更真实地反映高压条件下电化学催化反应过程中的中间产物的变化，有利于了解不同气体压力下特定电化学催化反应的反应机理。

【技术实现步骤摘要】
一种高压电化学用原位电解池
本专利技术属于电化学电解池
，具体涉及一种高压电化学用原位电解池。
技术介绍
电催化反应可以利用可持续的清洁能源如电能、风能、太阳能将二氧化碳、氧气、氮气等转换成附加值更高的化工产品，因此对能源和环境的可持续发展具有重大的意义。在外加物理场的作用下比如高压强条件下，电化学反应中的反应物浓度、反应过程的动力学和相应的转换效率相比于常温常压条件下均得到有效提高，意味着在高压强条件下的电催化反应机理与常温常压有所不同。因此，系统研究高压强条件下的电催化反应机理不仅可以实现能源转换效率的最大化而且可以为新的催化体系开发提供理论指导。在电化学反应过程中，对反应过程的产物及中间产物的定性和定量追踪检测是揭示电化学反应机理的关键。原位电化学红外光谱技术可以直观有效地分析电极表面吸附的中间产物，进而剖析电化学反应过程和反应控制步骤，得出内在的电化学反应机理。现有的技术中用于原位红外电化学测试的电解池均是在常温常压下进行的，而这种电解池无法满足高压强条件下对电化学反应中间产物的检测。因此，亟需合理设计一套可适用于高压强条件下电化学反应条件下的原位红外电解池来解决相应的电化学反应机理。
技术实现思路
针对现有原位红外电解池难以进行高压强条件下电催化中间产物检测的问题，本专利技术提供了一种高压电化学用原位电解池。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下：本专利技术提供了一种高压电化学用原位电解池，包括反射窗口、密封壳体、工作电极、对电极、参比电极和检测装置，所述密封壳体中设置有用于容置电解液的内腔，所述密封壳体上开设有连通所述内腔的观察口，所述反射窗口设置于所述观察口并密封所述内腔，所述检测装置位于所述反射窗口外部，所述工作电极、所述对电极和所述参比电极由所述密封壳体外部延伸至所述内腔中，且所述工作电极延伸至所述观察口处，所述密封壳体上开设有用于连接高压气体管的加压口，所述加压口连通所述内腔。可选的，所述密封壳体上还设置有可密封或开启的放气口。可选的，所述密封壳体上还设置有安全阀，所述安全阀的使用压力范围不大于6MPa。可选的，所述反射窗口朝向所述内腔的一侧为平面，所述反射窗口背离所述内腔的一侧为半球形面，所述平面上具有镀金层，所述工作电极电连接所述镀金层。可选的，所述反射窗口为直径10-60mm的ZnSe棱镜、Si棱镜或CaF2棱镜。可选的，所述密封壳体包括外壳体、内壳体和顶盖，所述外壳体和所述内壳体均为一侧开口的半封闭壳体，所述观察口设置于所述内壳体上，所述外壳体中设置容置腔，所述内壳体可拆卸地嵌入于所述容置腔中，所述外壳体上开设有用于露出所述反射窗口的露出孔，所述外壳体的一侧开口和所述内壳体的一侧开口朝向一致，所述顶盖可拆卸地同时封闭所述外壳体的一侧开口和所述内壳体的一侧开口。可选的，所述工作电极、所述对电极、所述参比电极和所述加压口均设置于所述顶盖上。可选的，所述参比电极选自银/氯化银电极或饱和甘汞电极，所述对电极选自铂片或石墨棒。可选的，所述顶盖上开设有三个阶梯孔，所述工作电极、所述对电极、所述参比电极分别插入单个所述阶梯孔中，所述阶梯孔处设置有用于密封的橡胶垫圈和用于固定连接的连接螺母。可选的，所述检测装置为红外光谱检测装置、和频振动光谱检测装置或拉曼光谱检测装置。根据本专利技术提供的高压电化学用原位电解池，采用工作电极、对电极和参比电极的三电极体系，在所述密封壳体上设置有用于连接高压气体管的加压口，从而可通过所述加压口能够对所述密封壳体内部进行加压，进而调节所述密封壳体的内部气体压力，再经由所述检测装置对反射窗口射入红外线等光源，同时对所述反射窗口反射的光谱进行检测，能够更真实地反映高压条件下电化学催化反应过程中的中间产物的变化，更加有利于了解不同气体压力下特定电化学催化反应的反应机理。附图说明图1是本专利技术提供的高压电化学用原位电解池的剖视图；图2是本专利技术提供的高压电化学用原位电解池的部分剖视图；图3是本专利技术提供的高压电化学用原位电解池的顶盖结构示意图。说明书附图中的附图标记如下：1、密封壳体；11、内壳体；111、观察口；112、内腔；12、外壳体；13、顶盖；131、阶梯孔；132、连接螺母；133、橡胶垫圈；14、环形压盖；2、参比电极；3、对电极；4、工作电极；41、镀金层；5、反射窗口；6、安全阀；7、检测装置；71、遮光盒；711、检测口；712、进光口；713、出光口；72、第一反射镜；73、第二反射镜；8、加压口；9、放气口。具体实施方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。参见图1～图3所示，本专利技术实施例提供了一种高压电化学用原位电解池，包括反射窗口5、密封壳体1、工作电极4、对电极3、参比电极2和检测装置7，所述密封壳体1中设置有用于容置电解液的内腔112，所述密封壳体1上开设有连通所述内腔112的观察口111，所述反射窗口5设置于所述观察口111并密封所述内腔112，所述检测装置7位于所述反射窗口5外部，所述工作电极4、所述对电极3和所述参比电极2由所述密封壳体1外部延伸至所述内腔112中，且所述工作电极4延伸至所述观察口111处，所述密封壳体1上开设有用于连接高压气体管(未图示)的加压口8，所述加压口8连通所述内腔112。本专利技术提供的高压电化学用原位电解池采用工作电极4、对电极3和参比电极2的三电极体系，在所述密封壳体1上设置有用于连接高压气体管的加压口8，从而可通过所述加压口8能够对所述密封壳体1内部进行加压，进而调节所述密封壳体1的内部气体压力，再经由所述检测装置7对反射窗口5射入红外线等光源，同时对所述反射窗口5反射的光谱进行检测，能够更真实地反映高压条件下电化学催化反应过程中的中间产物的变化，更加有利于了解不同气体压力下特定电化学催化反应的反应机理。在一实施例中，所述加压口8的外周设有M14-M16的外螺纹，通过外螺纹与高压气体管连接实现所述高压电化学用原位电解池的加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压电化学用原位电解池，其特征在于，包括反射窗口、密封壳体、工作电极、对电极、参比电极和检测装置，所述密封壳体中设置有用于容置电解液的内腔，所述密封壳体上开设有连通所述内腔的观察口，所述反射窗口设置于所述观察口并密封所述内腔，所述检测装置位于所述反射窗口外部，所述工作电极、所述对电极和所述参比电极由所述密封壳体外部延伸至所述内腔中，且所述工作电极延伸至所述观察口处，所述密封壳体上开设有用于连接高压气体管的加压口，所述加压口连通所述内腔。/n

【技术特征摘要】
1.一种高压电化学用原位电解池，其特征在于，包括反射窗口、密封壳体、工作电极、对电极、参比电极和检测装置，所述密封壳体中设置有用于容置电解液的内腔，所述密封壳体上开设有连通所述内腔的观察口，所述反射窗口设置于所述观察口并密封所述内腔，所述检测装置位于所述反射窗口外部，所述工作电极、所述对电极和所述参比电极由所述密封壳体外部延伸至所述内腔中，且所述工作电极延伸至所述观察口处，所述密封壳体上开设有用于连接高压气体管的加压口，所述加压口连通所述内腔。


2.根据权利要求1所述的高压电化学用原位电解池，其特征在于，所述密封壳体上还设置有可密封或开启的放气口。


3.根据权利要求1或2所述的高压电化学用原位电解池，其特征在于，所述密封壳体上还设置有安全阀，所述安全阀的使用压力范围不大于6MPa。


4.根据权利要求1所述的高压电化学用原位电解池，其特征在于，所述反射窗口朝向所述内腔的一侧为平面，所述反射窗口背离所述内腔的一侧为半球形面，所述平面上具有镀金层，所述工作电极电连接所述镀金层。


5.根据权利要求1或4所述的高压电化学用原位电解池，其特征在于，所述反射窗口为直径10-60mm的ZnSe棱镜、Si棱镜或CaF2棱镜。

【专利技术属性】
技术研发人员：段乐乐，邹海远，刘红，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：广东;44