一种带温度控制的工作电解室装置的制作方法

本发明涉及一种工作电解室装置，尤其涉及一种带温度控制的工作电解室装置，为电化学领域。

背景技术：

现有的电沉积设备，电解池单层玻璃材质或中空玻璃材质，单层玻璃材质的电解池通常做法是将阳极电沉池装置放入水浴锅或中空玻璃内部充入热水控制温度，因阳极电沉积装置放入水浴锅或油浴锅不易固定，且部分水浴锅或油浴锅无磁力搅拌功能，导致某些化学反应易受扩散控制影响，从而影响电解沉积效果，此外中空玻璃的电沉积装置，中空玻璃内部充入可控温的循环水，但可控温循环水装置复杂，故障多，控制精度不高。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种带温度控制的工作电解室装置，利用一种带温度控制的工作电解室装置解决现有的电沉积设备，电解池单层玻璃材质或中空玻璃材质，单层玻璃材质的电解池通常做法是将阳极电沉池装置放入水浴锅或中空玻璃内部充入热水控制温度，因阳极电沉积装置放入水浴锅或油浴锅不易固定，且部分水浴锅或油浴锅无磁力搅拌功能，导致某些化学反应易受扩散控制影响，从而影响电解沉积效果，此外中空玻璃的电沉积装置，中空玻璃内部充入可控温的循环水，但可控温循环水装置复杂，故障多，控制精度不高的问题。

本发明采取的技术方案为：一种带温度控制的工作电解室装置，包括工作电解室、温度控制单元、温度检测单元，所述的工作电解室有夹层一、夹层二、电气元件安装孔、辅助电极池接口和测量电极安装孔；所述的夹层一内设置有加热电阻丝，夹层二内填充有传热介质并安装有温度传感器，夹层三内部填充隔热材料。

所述的工作电解室内壁为玻璃材质。

所述的夹层一内外壁均为金属材质，夹层一夹层内部为真空。

所述的温度控制单元包括外部电源接口模块、电源转换模块、温度调节模块、操作按钮和加热电阻，外部电源接口模块通过电源接口与电源转换模块的电源输入接口连接，电源转换模块的电源输出与温度调节模块的电源输入接口连接，操作按钮的信号输出接口和温度调节模块的信号输入接口连接，加热电阻的输出信号端与温度调节模块的信号输入端接口连接。

所述的传热介质为锡。

所述的温度检测单元包括温度显示模块和温度传感器，温度传感器的信号输出端和温度显示模块的信号输入端连接。

所述的电气元件安装孔处嵌有电气元件安装盒，电气元件安装盒内部安装有温度调节模块、电源转换模块、温度显示模块、温度操作模块和外部电源接口模块，温度显示模块显示端、温度操作模块操作端和外部电源接口模块接口端均在电气元件安装盒外表。

所述的温度传感器的检测端穿过夹层三、夹层一的内外壁后安装在夹层二内，温度传感器信号输出端与安装在电气元件安装孔处的电气元件安装盒内的温度显示模块的信号输入端连接。

采用本发明的技术方案，将电解池装置设置成含有两个夹层的电解池，在电解池外壁的夹层一内部安装加热电阻丝，可以对电解池装置进行加热，热量从夹层一通过夹层二传热后即可对电解池内的电解液进行加热，夹层三内部填充隔热材料，可以保证电解池装置外部温度在很低的温度，以便实现实验操作，通过安装的温度调节模块，在操作按钮上可以对加热电阻丝加热温度进行调节，通过在传热层安装温度传感器，并在电解池装置外部安装显示模块，即可实时观察到电解池内部的温度变化情况，操作简单，装置结构简单。从而使得电解池装置可以根据实际的需要进行温度控制。

本发明的工作电解室内壁为玻璃材质，玻璃材质更好的适应电解液所需的材质要求，不会污染电解液。

本发明的夹层一内外壁均为金属材质，夹层一夹层内部为真空，金属材质对于加热电阻丝加热不会出现夹层变形等，内部真空不会出现加热电阻丝氧化，提高寿命。

本发明的温度控制单元包括外部电源接口模块、电源转换模块、温度调节模块、操作按钮和加热电阻，外部电源接口模块通过电源接口与电源转换模块的电源输入接口连接，电源转换模块的电源输出与温度调节模块的电源输入接口连接，操作按钮的信号输出接口和温度调节模块的信号输入接口连接，加热电阻的输出信号端与温度调节模块的信号输入端接口连接。

本发明的传热介质为锡，锡传热快，温度易控制。

本发明的温度检测单元包括温度显示模块和温度传感器，温度传感器的信号输出端和温度显示模块的信号输入端连接，通过温度传感器的温度检测并进行数值显示，使得温度能够直观的显示，易于实现下一步操作。

本发明的电气元件安装孔处嵌有电气元件安装盒，电气元件安装盒内部安装有温度调节模块、电源转换模块、温度显示模块、温度操作模块和外部电源接口模块，温度显示模块显示端、温度操作模块操作端和外部电源接口模块接口端均在电气元件安装盒外表，通过将电气元器件的各个模块集成在一起安装在电解池装置本体，一体化的设备携带方便，操作便利。

本发明的温度传感器的检测端穿过夹层三、夹层一的内外壁后安装在夹层二内，温度传感器信号输出端与安装在电气元件安装孔处的电气元件安装盒内的温度显示模块的信号输入端连接，温度传感器安装在夹层二内部，可以实时检测到电解池内电解液的温度变化情况，便于操作温度。

与现有技术相比，通过本发明提供的一种带温度控制的工作电解室装置可以解决现有的电沉积设备，电解池单层玻璃材质或中空玻璃材质，单层玻璃材质的电解池通常做法是将阳极电沉池装置放入水浴锅或中空玻璃内部充入热水控制温度，因阳极电沉积装置放入水浴锅或油浴锅不易固定，且部分水浴锅或油浴锅无磁力搅拌功能，导致某些化学反应易受扩散控制影响，从而影响电解沉积效果，此外中空玻璃的电沉积装置，中空玻璃内部充入可控温的循环水，但可控温循环水装置复杂，故障多，控制精度不高的问题，利用本发明的技术方案还可取代水浴锅或油浴锅。同时还具有结构简单、价格便宜、使用操作维护方便的特点。

附图说明

图1为一种带温度控制的工作电解室装置示意图；

图2为温度调节单元系统连接图；

图3为温度检测单元系统连接图；

图4为温度调节单元电路图；

图5为外部操作显示及电源接口布置示意图。

图中标识为：1、温度传感器，2、电气元件安装孔，3、加热电阻，4、夹层一，5、夹层二，6、辅助电极池接口，7、电解液，8、测量电极安装孔，9、夹层三。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对发明进行进一步介绍。

如图1~5所示，一种带温度控制的工作电解室装置，包括温度传感器1、电气元件安装孔2、加热电阻3、夹层一4、夹层二5、辅助电极池接口6、电解液7、测量电极安装孔8、夹层三9，所述的工作电解室有夹层一4、夹层二5、夹层三9、电气元件安装孔2、辅助电极池接口6和测量电极安装孔8；所述的夹层一4内有加热电阻3，夹层二5内填充有传热介质并安装有温度传感器1，夹层三9内部填充隔热材料。

进一步的工作电解室内壁为玻璃材质，玻璃材质更好的适应电解液所需的材质要求，不会污染电解液，生产时将内层玻璃和夹层的金属材质的接缝处需做好密封，注意不要出现泄漏，需保证可靠性。

进一步的夹层一4内外壁均为金属材质，夹层一4夹层内部为真空，金属材质对于加热电阻丝加热不会出现夹层变形等，内部真空不会出现加热电阻丝氧化，提高寿命。

进一步的温度控制单元包括外部电源接口模块、电源转换模块、温度调节模块、操作按钮和加热电阻3，外部电源接口模块通过电源接口与电源转换模块的电源输入接口连接，电源转换模块的电源输出与温度调节模块的电源输入接口连接，操作按钮的信号输出接口和温度调节模块的信号输入接口连接，加热电阻3的输出信号端与温度调节模块的信号输入端接口连接，电源转换模块的电源输出与温度调节模块的电源输入接口连接，操作按钮的信号输出接口和温度调节模块的信号输入接口连接，加热电阻的输出信号端与温度调节模块的信号输入端接口连接。

进一步的传热介质为锡，锡传热快，温度易控制。

进一步的温度检测单元包括温度显示模块和温度传感器，温度传感器的信号输出端和温度显示模块的信号输入端连接，通过温度传感器的温度检测并进行数值显示，使得温度能够直观的显示，易于实现下一步操作。

进一步的电气元件安装孔2处嵌有电气元件安装盒，电气元件安装盒内部安装有温度调节模块、电源转换模块、温度显示模块、温度操作模块和外部电源接口模块，温度显示模块显示端、温度操作模块操作端和外部电源接口模块接口端均在电气元件安装盒外表，通过将电气元器件的各个模块集成在一起安装在电解池装置本体，一体化的设备携带方便，操作便利。

进一步的温度传感器1的检测端穿过夹层三9、夹层一4的内外壁后安装在夹层二5内，温度传感器1信号输出端与安装在电气元件安装孔2处的电气元件安装盒内的温度显示模块的信号输入端连接，温度传感器安装在夹层二内部，可以实时检测到电解池内电解液的温度变化情况，便于操作温度，安装时，考虑到温度传感器1需要穿过夹层一4这一高温区，因此在穿过夹层一4这一区域，用陶瓷保护管且内部填充隔热材料，再让温度传感器的导线穿过这一区域，以免导致测量温度失真。

试验前按照本技术方案的要求，将电解池装置制作完毕，制作时保证内壁玻璃和夹层二完全密封可靠，并保证设备可靠。

试验时，可将辅助电解池、参比电解池分别和电解池做好连接，将一种带温度控制的工作电解室装置水平放置于试验台上，在电解池装置内放入电解液，按照图示连接好电源，并打开电源开关对夹层一内的加热电阻丝进行加热，开始电解反应，搅拌器在电解池内搅拌，根据温度变化情况实时调整加热电阻丝加热温度，保证工作电解池内电解反应在最适合的温度，不再像以前直接将阳极电沉池装置放入水浴锅，因阳极电沉积装置放入水浴锅或油浴锅不易固定，且部分水浴锅或油浴锅无磁力搅拌功能。可直接将电解池放在水平试验台即可，只需用搅拌器在电解池内搅拌即可完成相应的电解反应，就可避免某些化学反应易受扩散控制影响，从而影响电解沉积效果问题。

本实施例R11由热敏电阻RT和上限温度调节电阻RP1、固定电阻R1串联组成，RP2+R3则为通过继电器的常开触点控制的温度下线值控制电阻。

试验时，接通电源，加热电阻丝通过继电器的常闭触点接入220V交流电路中，加热开始，此时温度为常温，随着加热的进行，RT阻值不断下降，Uref开始上升，此时操作操作按钮，由于操作按钮和调节电阻RP1以及T1连接，因此通过操作按钮即可调节电阻RP1，亦可改变决定温度上限的控制点T1。

当温度升到控制点时，RT=RT1，Uref=UC-CXR2/(R2+R11上)大于2.5V运算放大器输出高电平，内部三极管导通，常闭触点断开，加热停止，同时继电器的另一组常开触点闭合，使得RP2+R3与R11并联，使得Uref进一步上升，此电路是一个简单的滞回电路。

通过调节RP2可调节温控器的下限温度控制点T2，随着加热的停止，温度开始缓慢回落，RT逐步增大，即当RT=RT1时，由于RP2+R3并联接入，Uref仍大于高值，输出三极管继续导通，维持继电器吸合状态，加热电阻丝处于断电状态，只有温度下降到温度的下限阈值T2时，RT=RT2，Uref=UC-CXR2/(R2+R11下)小于2.5V运算放大器输出低电平，内部三极管截止，继电器继续释放，常开触点断开退出所有电路，同时常闭触点复位，即可开始下一轮加热。

还可以将工作电极、辅助电极以及参比电极连接到电化学分析测试后台，可以根据实验测得的数据进行分析，从而得到化学实验的结果。

可以看出，利用本发明的技术方案，完全可以解决现有电解池因单层玻璃材质，加上原电解反应直接将阳极电沉池装置放入水浴锅，因阳极电沉积装置放入水浴锅或油浴锅不易固定，且部分水浴锅或油浴锅无磁力搅拌功能，导致某些化学反应易受扩散控制影响问题，利用本发明的技术方案还可取代水浴锅或油浴锅。