[实用新型]微孔复合封端铜－饱和硫酸铜参比电极

说明书

1.所属技术领域

本实用新型涉及一种参比电极，是对铜-饱和硫酸铜参比电极的改进和完善。参比电极是电化学应用和研究领域的测量工具，铜-饱和硫酸铜参比电极是相关技术规范要求的应用在埋地或者水下金属构筑物(如金属管道、储罐，铠包电缆，钢质码头、船体等)实施外加电流法防止腐蚀的保护技术(通称电化学保护或者电法保护，本说明书以下称电法保护)方面，对被保护物或者研究对象进行电极电位测量，调整，比较和监控的工具。

2.有关背景技术

电极电位是电化学理论的概念。电法保护是电化学理论在工业技术上的重要应用领域。根据电化学理论，当金属处在电解质环境(如水，土壤)中时，金属和介质中的离子运动产生极化过程形成电极电位，因为材料的成分、杂质含量、机械应力，介质的酸碱浓度、温度湿度、透气性等各种差异的原因，金属各处的电极电位不同，电位较负的阳极区与电位较正的阴极区构成原电池，通过介质形成导电回路，不断进行电子离子交换，至使阳极区不断失掉金属，产生腐蚀(理论及研究实践证明，这是金属腐蚀的最普遍最主要的原因)，阴极区则不受腐蚀，得到保护。电法保护就是用技术的方法使埋地或者水下欲保护的金属构筑物成为阴极，为实现保护而设置的相对物(通常为“辅助阳极”)成为阳极，以相对物的被腐蚀换取被保护物的不腐蚀。(这是电法保护应用最普遍的一种类型，通称外加电流阴极保护或强制电流阴极保护，特定材料在特定环境中其他类型的电法保护本说明书不叙述)。但是在技术实施中，处于阴极状态的被保护物必须在一定的电极电位范围才能获得良好的保护效果(以我国的大多数土壤环境为例，相关技术规范要求在-0.85V～-1.5V——相对于铜-饱和硫酸铜参比电极)，因此电法保护中电极电位的给定和测量极为重要。而为了得到准确的、定量的结果，必须提供测量中的基准电位(也称标准电位，参考电位，参比电位等)。铜-饱和硫酸铜参比电极是电法保护相关技术规范中要求的提供基准电位的工具。

铜-饱和硫酸铜参比电极的理论形态是在饱和硫酸铜溶液中置入铜电极，金属铜与溶液发生以下电化学过程：

          

金属铜带正电，溶液带负电，在界面形成电位差，即为电极电位。当以上过程达到平衡时，电位绝对值约为+0.33V(标准氢电极，25℃)。

铜-饱和硫酸铜参比电极不易极化，耐腐蚀性好，电位稳定，因此可以作为测量中的基准电位(即相对电位值0.00V)。

据本实用新型设计者所知，目前国内尚无铜-饱和硫酸铜参比电极(以下简称参比电极)的定型产品。在二十世纪七、八十年代，上海电子元件二厂，三明无线电二厂，新金无线电厂等制造和销售参比电极，但均已停产(具体情况不明)。另外有的科研单位如南京土壤研究所，青岛船舶研究所可应用户要求制作参比电极。这些参比电极的基本构造是，绝缘材料制作的圆筒形电极体，充装饱和硫酸铜溶液，铜制电极固定于电极体一端与测量线相接，电极体另一端封以“半透膜”为测量端。这些参比电极有组装型的，但多为环氧树脂封装的一次性结构。其中“半透膜”部件是参比电极的关键技术之一。它要求既有相当的密封性，又要保持渗透性，以保证测量过程中离子交换的通道。一种称为微孔陶瓷的材料是上述参比电极产品和有关技术资料中公认的制作半透膜部件的材料，但因其制备困难和质量不稳定，一致性不好，制作的参比电极有的不漏有的太漏，用户买到手里的合格品很少；因此另外有些产品则用软木或者普通木材做半透膜部件作参比电极的测量端封端材料(参见GB 7387-87“船用参比电极技术条件”和腐蚀与防护全书“电化学保护”分册)，这些参比电极能实现测量过程，在此前的使用和技术资料中亦未见异议。但是本实用新型的设计者认为，因为天然有机物具有吸附作用和不可避免地含有游离成份，必然影响参比电极在测量过程中的离子交换过程，所以在理论上不能认为此类参比电极是严格的和准确的。还有一种长效参比电极或称固体参比电极(青岛船舶研究所研制，青岛船舶研究所和昆明冶金机械厂、三明无线电二厂等有产品销售)，是在陶质罐体内充装硫酸铜晶体和铜电极制成。此种参比电极在测量前须进行活化处理，测量环境必须满足其保持活化的要求，因此电位指标误差受环境影响，离散性远高于铜-饱和硫酸铜参比电极。长效参比电极在潮湿的固定的环境使用效果尚好，在变化的或者随机的环境使用效果不良，尤其不适合广大技术人员和管理人员携带测量使用。

3.发明内容