旋转圆盘电极理论是由前苏联科学家Benjamin Levich在《Physiochemical Hydrodynamics》一书正式提出的,后来被翻译引进到西方学术界,经过数十年的发展,旋转圆盘电极技术极大地推动电化学发展。
通过DSR数字型旋转圆盘圆环电极装置,我们可以快速建立均一、稳定的表面扩散状态,通过不同转速来控制溶液相的传质过程,构建稳态极化曲线,满足氢燃料电池催化剂评价及研究、ORR/OER/HER/CO2RR研究、金属空气电池研究等多样化实验测试。
当我们在使用DSR数字型旋转圆盘圆环电极装置进行实验测试时,要重视一个数值:转速不能超过3000 rpm。
DSR数字型旋转圆盘圆环电极是基于新一代数字信息传输技术,采用高品质数字编码器电机,转速参数 0-10850 rpm。也就是说,DSR的最高转速可以调到10850 rpm,没有任何问题。但是,我们为什么要特别提示用户“转速不得超过3000 rpm”呢?准确地说,这是一个严肃的学术问题。
1、没有电催化实验在10000 rpm 测试
旋转圆盘电极技术问世至今数十年,国内外核心期刊相关论文数量数以万计,迄今为止,没有哪篇论文里的旋转圆盘电极实验测试转速是10000 rpm。在这个转速条件下,既做不出有用的图谱数据,也没有任何研究意义,空耗电能。
事实上,绝大多数电催化实验的转速范围为0-2500 rpm。一般而言,1600 rpm条件下会获得比较理想的传质效果。转速过高会发生溶液“湍流”问题,造成测试数据误差较大。
2、过高转速会影响使用寿命
电机是旋转圆盘电极的核心部件,通过控制电机位置、速度和方向,带动旋转杆上的工作电极进行测试,就算转速瞬时调到10000 rpm,也不会有大问题。但是,我们依然要强调转速不能超过3000 rpm,主要是为用户利益考虑。
熵增定律告诉我们,任何物质都有寿命。旋转圆盘圆环电极装置也同样如此,转速不能过高,设计转速跟使用转速是两码事。我们要做的就是,保证合理的转速,既可以发挥稳定的传质表现,获得良好的图谱数据,又可以延长设备使用寿命,测试噪音也很低。
3、薄膜电极尺寸限制了测试上限
在实验中,我们在玻碳盘电极上制备完成薄膜电极,是一块厚度均匀、尺寸很小的薄膜。虽然这个小小的薄膜经过了干燥处理,但是也经不起过高转速带来的离心力加速度撕裂、玻碳盘电极和旋转杆都会受到影响。
也就是说,10000 rpm 转速既做不了有用的测试研究,又白白浪费了宝贵的薄膜电极材料和实验时间。
所以,当我们在使用旋转圆盘电极进行实验时,转速只能控制在3000 rpm以下,不能调得过高。
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