旋轉(zhuǎn)圓盤環(huán)盤電極的工作原理

更新時間：2022-08-11瀏覽：2690次

為了研究電極表面電流密度的分布情況、減少或消除擴散層等因素的影響，電化學(xué)研究人員通過對比各種電極和攪拌的方式，開發(fā)出了一種高速旋轉(zhuǎn)的電極，由于這種電極的端面像一個盤，所以也叫旋轉(zhuǎn)圓盤電極(rotating disk electrode，RDE)，簡稱旋盤電極，還叫轉(zhuǎn)盤電極。還有基于這種電極進一步改進了的旋轉(zhuǎn)圓環(huán)電極等，可以測量更為復(fù)雜的電極過程的電化學(xué)參數(shù)。

旋轉(zhuǎn)圓盤電極是電極理論與流體動力學(xué)結(jié)合的產(chǎn)物，因此它也稱為流體動力學(xué)電極。其工作原理的基本要點是：物質(zhì)傳遞和電流密度受控于電化學(xué)活性物質(zhì)，而電化學(xué)活性物質(zhì)的運動是按流體動力學(xué)規(guī)律進行的。

跟固態(tài)靜電極相比具有以下優(yōu)勢：

1、消除濃差極化；

2、被拋光的電極表面，保持幾何形狀和尺寸不發(fā)生變化；

3、可簡化實驗裝置(如攪拌系統(tǒng))；

4、可準確地表征已知量與被測量之間關(guān)系，制作簡單，操作方便。

使用方法：

在測量時電極浸入測量溶液不宜太深，一般以2~3mm為宜。電極的轉(zhuǎn)速要適當，太慢時自然對流起主要作用，太快時則會出現(xiàn)湍流，不能得到有效參數(shù)。要求在旋轉(zhuǎn)過程中保證電極表面出現(xiàn)層流狀態(tài)。

旋轉(zhuǎn)圓盤電極的極限擴散電流密度公式，由V.G.Levich(前蘇聯(lián))于1942年提出，Levich方程如下，極限擴散電流iL是研究電化學(xué)動力學(xué)的重要參數(shù)。如果在不同轉(zhuǎn)速條件下測得iL值，作iL-ω1/2圖，可求出D;用標準溶液標定后可測反應(yīng)物種的濃度，常用于定量分析。

旋轉(zhuǎn)圓盤電極是一款定速旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，集成了電化學(xué)領(lǐng)域的理念和技術(shù)，助力與高?？蒲性核Ｔ撛O(shè)備的圓盤電極與垂直于它的轉(zhuǎn)軸同心并具有良好的軸對稱；圓盤周圍的絕緣層相對有一定厚度，可以忽略流體動力學(xué)上的邊緣效應(yīng)；同時電極表面的粗糙度遠小于擴散層厚度。