[发明专利]一种小型化电化学电池

说明书

描述了一种小型化电化学电池(2)，包括一主体(20)，所述主体(20)包括一尖端(21)，其中毫米级直径的入口中空导管(41)和出口中空导管(51)被一分隔壁(200)挖空并分开，所述分隔壁(200)与所述主体(20)一体成型，其中电解液溶液(10)在主体(20)内流动，在尖端(21)和待分析的导体材料(9)的表面(90)之间的空间中，识别一个用于氧化还原反应的毫米级腔室(6)，所述主体(20)的尖端(21)包括毫米尺寸的毫米级开口(210)，所述毫米级开口(210)与所述用于氧化还原反应的毫米级腔室(6)连通。

技术领域

本发明涉及一种小型化电化学电池。

背景技术

在现有技术中，在如下文献中提出了用于局部电化学测量的微型电池，例如M.M.Lohrengel,C.Rosenkranz,I.Klüppel,A.Moehring,H.Bettermann,B.Van denBossche,J.Deconinck,“A new microcell or microreactor for material surfaceinvestigations at large current densities”(“一种用于在大电流密度下进行材料表面研究的新型微型电池或微反应器”),《电化学学报》第49期(2004年)2863-2870；N.Birbilis,B.N.Padgett,R.G.Buchheit,“Limitations in microelectrochemicalcapillary cell testing and transformation of electrochemical transients foracquisition of microcell impedance data”(“微电化学毛细管电池在测试和转换电化学瞬变以获取微型阻抗数据方面的限制”),《电化学学报》第50期(2005年)3536–3544；N.Ebejer,M.Schnippering,A.W.Colburn,M.A.Edwards,P.R.Unwin,“Localized highresolution electrochemistry and multifunctional imaging:scanningelectrochemical cell microscopy”(“局部高分辨率电化学和多功能成像：扫描电化学电池显微镜”),《分析化学》第82期(2010年)9141–9145)，并描述了带有玻璃或金属、珠状或硅胶密封环、同轴管流毛细管的毛细管电池。正如RU-2088913-C1、RU-2020461-C1、CN-103398942-B、CN-104655553-A中所述，反电极是插入毛细管中的电线，或者反电极是毛细管本身或在毛细管内的涂层。不利的是，玻璃毛细管能够限定几平方微米量级的研究表面，并且仅适于研究非常小的区域，一直研究到材料的单晶例或单个颗粒。这种毛细管的缺点是它们不允许在分析的区域对象附近进行液体替换。因此，在测试浓度期间，可能出现使电压测量值失真的极化。为了克服这个缺点，已经提出了θ毛细管，这种θ毛细管包括一玻璃毛细管，该玻璃毛细管被玻璃分隔墙分成两个部分。通过这种方式，可以使用导管将电解质溶液从外罐运送到待分析的表面，并且使用第二相邻导管将溶液从所述表面运送回外罐，从而确保实现如示例N.Birbilis,B.N.Padgett,R.G.Buchheit,“Limitations inmicroelectrochemical capillary cell testing and transformation ofelectrochemical transients for acquisition of microcell impedance data”(“微电化学毛细血管电池在测试和转换电化学瞬变以获取微型阻抗数据方面的限制”),《电化学学报》第50期(2005年)3536–3544.))中所述的溶液的恒定替换。不利的是，玻璃导管很难定位、易碎并且易于破裂，不能适当地确定电解液溶液流动管道的尺寸。应谨慎解释基于毛细管和θ毛细管的电化学测量，因为由于研究区域的尺寸减小而存在显著的欧姆效应，由于在动电位测量中快速潜在扫描以避免溶液泄漏或尖端的锁定而存在的效应，尖端尺寸对电流极限值的影响，以及进行电化学阻抗谱测量具有难度。毛细管和θ毛细管允许隔离具有数十平方微米量级的非常小面积的表面。不利的是，玻璃毛细管易碎并且经常破裂。正如M.Büchler,C.H.D.Bindschedler,F.Stalder在土木工程无损检测国际研讨会(NDT-CE2003)上提出的“The ec-pen in quality control:Determining the corrosionresistance of stainless steel on-site”(“质量控制的电子笔”:现场确定不锈钢的耐腐蚀性)中所述的，还存在用于在平方毫米量级的表面上进行电化学腐蚀测量的仪器的实例。正如例如在F.Schmidli,M.Jungo,K.H.Lüthy,M.Büchler,“Bestimmung dervon Dentallegierungen mit einer neuartigen Messmethode”,Schweiz Monatsschr Zahnmed Vol.119 6/2009,584-588中所述的，这种类型的仪器基于使用电解质溶液浸泡的垫，该电解质溶液浸泡的垫放置在待分析的表面上。在这种情况下，分析的表面相对于毛细管和θ毛细管壳具有更大的尺寸，但是不利的是，该技术方案不能精确地限定分析区域并且不允许电解质溶液循环，这种循环是停滞的，并且出现浓差极化，使电压测量值失真。此外，由于笔垫施加在待分析的材料上的压力，还存在校准问题相关的另外技术缺陷。