I. Vantagens do material central dos tubos cerâmicos de alumina para pesquisa eletroquímica
1. Isolamento Elétrico Máximo:Desempenho de isolamento superior desde a temperatura ambiente até 1600 °C. Isola os terminais dos eletrodos de platina, molibdênio e tungstênio para evitar curtos-circuitos em células eletrolíticas de alta temperatura e eliminar interferências em sinais de teste de EIS e CV.
2. Inércia química:Resiste à corrosão causada por ácidos fortes, álcalis fortes, sais fundidos e plasmas. Não ocorre migração de íons de impurezas com eletrólitos ou materiais de eletrodo, garantindo dados eletroquímicos livres de contaminação de fundo.
3. Estabilidade em altas temperaturas:Os tubos cerâmicos com 99% de alumina mantêm a estabilidade dimensional sem deformação a uma temperatura de serviço de longo prazo de 1600°C e a uma temperatura máxima de curto prazo de 1800°C, sendo adequados para eletrólise de sais fundidos, células de combustível de óxido sólido (SOFCs) e equipamentos de teste de impedância em altas temperaturas.
4. Configurações duplas (porosa/densa) disponíveis:Tubos densos servem como revestimentos isolantes de eletrodos e tubos de proteção de termopares; tubos cerâmicos de alumina porosa são usados como separadores iônicos, canais de difusão de gás e junções líquidas para eletrodos de referência.
5. Rigidez mecânica:A estrutura integrada com múltiplos orifícios fixa as posições relativas de três eletrodos, elimina a deriva dos eletrodos e melhora a repetibilidade dos testes de voltametria cíclica e cronoamperometria.
II. Casos completos de aplicação da eletroquímica em universidades
Caso 1:Universidade de Ciência e Tecnologia de Pequim – Diafragma para eletrodos de referência eletroquímicos sob corrosão de sais fundidos em alta temperatura (Eletroquímica de sais fundidos)
Tema de pesquisa
Caracterização eletroquímica da corrosão a quente de metais em sistemas de sulfato fundido em altas temperaturas; construção de um sistema de três eletrodos operando em temperaturas de sal fundido variando de 800 a 900 °C.
Esquema de aplicação do tubo cerâmico de alumina
Seleção de tubo cerâmico de alumina porosa de paredes finas 99 como membrana de eletrodo de referência de alta temperatura Ag/Ag₂SO₄:
1.Um fio de prata é selado dentro do tubo com sulfato de sódio fundido (Na₂SO₄), que serve como eletrólito de referência interno, e a parede porosa do tubo atua como uma barreira condutora de íons.
2.Uma densa manga de alumina de furo único envolve o fio condutor do eletrodo de referência para isolar o condutor de platina da corrosão por sal fundido.
3.O tubo de alumina é inserido em um cadinho eletrolítico de coríndon de alta temperatura; gás argônio é introduzido no sal fundido através do tubo lateral de alumina para regular a pressão parcial de oxigênio.
Resultados experimentais e valor
O diafragma de alumina porosa permite apenas a condução de íons Na⁺ e bloqueia impurezas de metais pesados em sais fundidos, com uma deriva de potencial de referência inferior a 3 mV por 24 horas.
Em comparação com tubos de quartzo e vidro, os tubos de cerâmica de alumina não amolecem a 900 °C e permanecem inertes a reações de sulfato. Eles suportam testes contínuos de Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIS) em alta temperatura e testes de polarização em estado estacionário por 72 horas.
Este material facilitou a calibração de uma sonda eletroquímica in situ para alcalinidade de sais fundidos em altas temperaturas, conforme descrito no artigo de pesquisa, resolvendo o problema de falha em altas temperaturas dos eletrodos de referência de vidro convencionais.
