[发明专利]一种测量熔盐氧负离子浓度的电化学装置及电化学方法

权利要求书

1.一种测量熔盐氧负离子浓度的电化学方法，其特征在于，包含以下步骤：

1) 制作内参比电极：将内参比盐各组分混合均匀后转移至电极套管底部；将金属丝插入电极套管底部与内参比盐接触；用高温密封胶将电极套管管口密封，仅暴露出延伸至电极套管管口外部的金属丝，用于连通外接的电位计；

2) 固定外参比电极和内参比电极：将内参比电极与外参比电极用固定组件固定，使二者之间的间距为0.5-3cm；

3) 测量电位：将固定好的外参比电极和内参比电极一齐浸入熔盐中，采用电位计直接测量内参比电极与外参比电极之间的电位差；

4) 计算氧负离子浓度：利用电位差与氧负离子浓度的响应关系得出氧负离子浓度；

标定氧负离子浓度包括以下两种方法中的任意一种：（1）将固定好的装置整体插入待测熔融Li-Na-K三元碳酸盐中，浸入深度为1cm，浸泡6h后，将内参比电极、外参比电极分别接上电化学工作站的工作电极和参比电极，用开路法记录此时的开路电位值，当出现稳定的开路电位平台时，表示此时内参比电极、外参比电极之间的电位差稳定，记录此时气氛中的CO₂分压，通过Li₂CO₃解离平衡常数反推氧负离子浓度，经验公式如下：

；

（2）将固定好的装置整体插入待测熔融LiCl-KCl盐或5% LiBO₂–LiCl–Li₂CO₃盐中，浸入深度为1cm，浸泡6h后，将内参比电极、外参比电极分别接上电化学工作站的工作电极和参比电极，用开路法记录此时的开路电位值，当出现稳定的开路电位平台时，表示此时内参比电极、外参比电极之间的电位差稳定，记录当前加入的Li₂O量，即可构建电位差与氧负离子浓度对应关系；

所述测量熔盐氧负离子浓度的电化学方法用于标定熔融碱金属或碱土金属无机盐中游离氧负离子的浓度，所述熔融碱金属或碱土金属无机盐为其碳酸盐、氯化物盐、硼酸盐、氧化物中的至少一种；熔盐温度范围在200~2000℃；所述内参比盐包括组分A和组分B，其中组分A为碱金属或碱土金属的碳酸盐、氯化物盐、硼酸盐、氧化物中的至少一种，组分B为过渡金属和过渡金属氧化物的混合物，组分B占内参比盐的质量百分数为0.1%~10%；所述的外参比电极为Ag/Ag₂SO₄或Ag/AgCl，当所测熔盐为碳酸盐、硼酸盐、氧化物中任意一种时，外参比电极选用Ag/Ag₂SO₄电极；当所测熔盐为氯化物盐时，外参比电极选用Ag/AgCl电极；当所测熔盐为碳酸盐、氯化物盐、硼酸盐或金属氧化物中的两种或以上的混合体时，外参比电极选用Ag/Ag₂SO₄电极；

所述组分B的金属种类与金属丝的金属种类一致，内参比盐熔融之后，内参比盐中的部分组分B附着在内参比金属丝表面，共同构成金属/金属氧化物膜，形成氧化还原电对；

所述组分A中，碳酸盐为Li₂CO₃、Na₂CO₃、K₂CO₃、CaCO₃、MgCO₃、BaCO₃中的至少一种；所述氯化物盐为LiCl、NaCl、KCl、CaCl₂、MgCl₂、BaCl₂中的至少一种；所述硼酸盐为LiBO₂、Li₃BO₃、Li₂B₄O₇、NaBO₂、Na₃BO₃、Na₂B₄O₇、KBO₂、K₃BO₃、K₂B₄O₇、Ca(BO₂)₂、Ca₃(BO₃)₂、CaB₄O₇、Mg(BO₂)₂、Mg₃(BO₃)₂、MgB₄O₇、Ba(BO₂)₂、Ba₃(BO₃)₂、BaB₄O₇中的至少一种；所述氧化物为Li₂O、CaO、MgO、SrO、BaO、Y₂O₃、B₂O₃中的至少一种。