参比电极的制作方法

本发明涉及电化学，尤其是涉及一种参比电极。

背景技术：

1、参比电极是测量各种电极电势时作为参照比较的电极，在电化学保护等多个技术领域有着广泛的应用。在海水环境中，最常用的参比电极有银/氯化银参比电极(即ag/agcl参比电极；如专利cn201010585794.4所公开的一种固态ag/agcl电极芯，其主要成分为ag和agcl)、银/卤化银参比电极(即ag/agx参比电极；如专利cn200810015054.x所公开的一种热浸涂银/卤化银参比电极，其主要成分为ag、agcl和agbr)、铜/硫酸铜参比电极、高纯锌参比电极等。其中，银/氯化银参比电极具有电位稳定、重现性好、坚固耐用等优点，是船舶、海洋平台等海洋结构物阴极保护中应用最广泛的参比电极。

2、由于海洋环境中存在大量的污染物和杂质，海水中的钙、镁等离子以及海生物等会附着在参比电极表面，从而降低参比电极的活性；另外，虽然银/氯化银、银/卤化银的化学性能较稳定，但长期使用过程中，参比电极作为阴极，仍然会通过微弱的漏电流，导致电极中的agcl或agx反应生成ag单质，当ag单质的比例增大到一定范围后，电极就会失效，从而影响参比电极的使用寿命(相关研究表明，当ag/agcl参比电极表面的agcl质量百分数低于8％时，参比电极即会失效；在实际工程运用中，ag/agcl参比电极在使用5年以后会逐渐失效，无法满足海洋平台等海洋结构物的长期电位测量需求)。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种参比电极，通过设置防污组件对海水进行电解产生有效氯，从而避免生物污损，进而提高参比电极的使用寿命。

2、本发明提供一种参比电极，用于海水环境中，所述参比电极包括电极套、电极芯、电极线缆和防污组件，所述电极芯设置于所述电极套内，所述电极线缆与所述电极芯电连接；所述电极套上设有流道，所述流道与所述电极套的内腔连通，所述流道用于供外部的海水进入所述电极套内；所述防污组件包括防污损阳极、防污损阴极、阳极电缆和阴极电缆，所述防污损阳极设置于所述电极套内，所述防污损阴极设置于所述电极套上，所述阳极电缆与所述防污损阳极电连接，所述阴极电缆与所述防污损阴极电连接；所述参比电极能够进行电解防污；当所述参比电极在进行电解防污时，所述阳极电缆和所述阴极电缆分别用于与直流电源的正负极电连接，以对所述电极套内的海水进行电解，从而在所述电极套内和/或所述电极套附近的海水中产生有效氯。

3、进一步地，所述电极套内设有隔板，所述隔板将所述电极套的内腔分隔为相邻设置的电极腔和密封腔，所述流道对应所述电极腔设置并与所述电极腔连通，所述流道用于供外部的海水进入所述电极腔内，所述防污损阳极设置于所述电极腔内；所述隔板上设有穿孔，所述电极芯的一端位于所述电极腔内，所述电极芯的另一端穿过所述穿孔后伸入至所述密封腔内，所述电极线缆与所述电极芯的连接位置位于所述密封腔内。

4、进一步地，所述参比电极还包括密封函，所述密封函至少部分填充在所述电极芯的外侧壁与所述穿孔的内壁之间，以密封所述电极芯的外侧壁与所述穿孔的内壁之间的间隙。

5、进一步地，所述密封腔内填充有密封填料，所述密封填料密封所述电极线缆与所述电极芯的连接位置，且所述电极线缆的一端穿过所述密封填料后伸出至所述电极套外。

6、进一步地，所述阳极电缆和所述阴极电缆均从所述电极腔内延伸至所述密封腔内后穿过所述密封填料伸出至所述电极套外。

7、进一步地，所述电极套包括套体，所述电极芯设置于所述套体内，所述防污损阳极固定在所述套体的内壁上；所述流道为设置于所述套体底部的开口，所述开口与所述套体的内腔连通，所述防污损阴极固定于所述套体的底部。

8、进一步地，所述电极套包括套体和盖板，所述电极芯设置于所述套体内，所述防污损阳极固定在所述套体的内壁上；所述套体的底部设有开口，所述盖板设置于所述开口处；所述流道为设置于所述盖板上的通孔，所述通孔与所述套体的内腔连通；所述防污损阴极固定于所述套体的底部或所述盖板上。

9、进一步地，所述防污损阳极为钛基氧化物阳极，所述防污损阴极采用钛材或哈氏合金制成，所述防污损阳极和所述防污损阴极的面积比为2：1～1：2。

10、进一步地，所述电极套为圆筒形或圆锥筒形结构，所述电极芯设置于所述电极套内的中心位置，所述防污损阳极为环绕所述电极芯为中心的圆筒形或圆锥筒形结构，所述防污损阴极为环绕所述电极芯为中心的圆筒形或圆锥筒形或圆环形结构。

11、进一步地，所述参比电极的电解防污方法，包括以下步骤：

12、将所述阳极电缆与直流电源的正极电连接，将所述阴极电缆与所述直流电源的负极电连接；通过所述直流电源向所述防污损阳极和所述防污损阴极周期性供电，以间歇性地对所述电极套内的海水进行电解，从而在所述电极套内和/或所述电极套附近的海水中产生有效氯。

13、进一步地，在间歇性地对所述电极套内的海水进行电解时，控制每次电解时所述电极套内海水中的有效氯浓度在0.5～1.5ppm之间，且每两次电解的间隔时间不超过72小时。

14、进一步地，所述电极芯为银/氯化银电极或银/卤化银电极，所述参比电极还能够进行原位电解再生；当所述参比电极在进行原位电解再生时，所述电极线缆和所述阴极电缆分别用于与直流电源的正负极电连接，以向所述电极芯施加反向极化电流，使所述电极芯上的单质银转化为氯化银。

15、进一步地，所述参比电极的原位电解再生方法，包括以下步骤：

16、将所述电极线缆与直流电源的正极电连接，将所述阴极电缆与所述直流电源的负极电连接；通过所述直流电源向所述电极芯施加反向极化电流，以使所述电极芯上的单质银转化为氯化银。

17、进一步地，在施加反向极化电流时，控制电流密度在3～30ma/cm2之间，极化时间在1～10小时之间。

18、本发明提供的参比电极，通过设置防污组件对海水进行电解产生有效氯，从而避免海洋生物在电极套内及电极芯上附着生长，实现参比电极内部腔体的有效防污，延长参比电极的使用寿命。同时，防污损阳极位于电极套内部，不仅使得产生的有效氯能够有效地分散在电极套内部(在电解海水时，防污损阳极上产生有效氯)，而且能够避免或减小防污损阳极受到水力冲刷和机械破坏，使用寿命长。

技术特征：

1.一种参比电极，用于海水环境中，其特征在于，所述参比电极包括电极套(1)、电极芯(2)、电极线缆(6)和防污组件(3)，所述电极芯(2)设置于所述电极套(1)内，所述电极线缆(6)与所述电极芯(2)电连接；所述电极套(1)上设有流道，所述流道与所述电极套(1)的内腔连通，所述流道用于供外部的海水进入所述电极套(1)内；所述防污组件(3)包括防污损阳极(31)、防污损阴极(32)、阳极电缆(33)和阴极电缆(34)，所述防污损阳极(31)设置于所述电极套(1)内，所述防污损阴极(32)设置于所述电极套(1)上，所述阳极电缆(33)与所述防污损阳极(31)电连接，所述阴极电缆(34)与所述防污损阴极(32)电连接；所述参比电极能够进行电解防污；当所述参比电极在进行电解防污时，所述阳极电缆(33)和所述阴极电缆(34)分别用于与直流电源(7)的正负极电连接，以对所述电极套(1)内的海水进行电解，从而在所述电极套(1)内和/或所述电极套(1)附近的海水中产生有效氯。

2.如权利要求1所述的参比电极，其特征在于，所述电极套(1)内设有隔板(13)，所述隔板(13)将所述电极套(1)的内腔分隔为相邻设置的电极腔(111)和密封腔(112)，所述流道对应所述电极腔(111)设置并与所述电极腔(111)连通，所述流道用于供外部的海水进入所述电极腔(111)内，所述防污损阳极(31)设置于所述电极腔(111)内；所述隔板(13)上设有穿孔(131)，所述电极芯(2)的一端位于所述电极腔(111)内，所述电极芯(2)的另一端穿过所述穿孔(131)后伸入至所述密封腔(112)内，所述电极线缆(6)与所述电极芯(2)的连接位置位于所述密封腔(112)内。

3.如权利要求2所述的参比电极，其特征在于，所述参比电极还包括密封函(4)，所述密封函(4)至少部分填充在所述电极芯(2)的外侧壁与所述穿孔(131)的内壁之间，以密封所述电极芯(2)的外侧壁与所述穿孔(131)的内壁之间的间隙。

4.如权利要求2所述的参比电极，其特征在于，所述密封腔(112)内填充有密封填料(5)，所述密封填料(5)密封所述电极线缆(6)与所述电极芯(2)的连接位置，且所述电极线缆(6)的一端穿过所述密封填料(5)后伸出至所述电极套(1)外。

5.如权利要求4所述的参比电极，其特征在于，所述阳极电缆(33)和所述阴极电缆(34)均从所述电极腔(111)内延伸至所述密封腔(112)内后穿过所述密封填料(5)伸出至所述电极套(1)外。

6.如权利要求1所述的参比电极，其特征在于，所述电极套(1)包括套体(11)，所述电极芯(2)设置于所述套体(11)内，所述防污损阳极(31)固定在所述套体(11)的内壁上；所述流道为设置于所述套体(11)底部的开口(110)，所述开口(110)与所述套体(11)的内腔连通，所述防污损阴极(32)固定于所述套体(11)的底部。

7.如权利要求1所述的参比电极，其特征在于，所述电极套(1)包括套体(11)和盖板(12)，所述电极芯(2)设置于所述套体(11)内，所述防污损阳极(31)固定在所述套体(11)的内壁上；所述套体(11)的底部设有开口(110)，所述盖板(12)设置于所述开口(110)处；所述流道为设置于所述盖板(12)上的通孔(121)，所述通孔(121)与所述套体(11)的内腔连通；所述防污损阴极(32)固定于所述套体(11)的底部或所述盖板(12)上。

8.如权利要求1所述的参比电极，其特征在于，所述防污损阳极(31)为钛基氧化物阳极，所述防污损阴极(32)采用钛材或哈氏合金制成，所述防污损阳极(31)和所述防污损阴极(32)的面积比为2：1～1：2。

9.如权利要求1所述的参比电极，其特征在于，所述电极套(1)为圆筒形或圆锥筒形结构，所述电极芯(2)设置于所述电极套(1)内的中心位置，所述防污损阳极(31)为环绕所述电极芯(2)为中心的圆筒形或圆锥筒形结构，所述防污损阴极(32)为环绕所述电极芯(2)为中心的圆筒形或圆锥筒形或圆环形结构。

10.如权利要求1所述的参比电极，其特征在于，所述参比电极的电解防污方法，包括以下步骤：

11.如权利要求10所述的参比电极，其特征在于，在间歇性地对所述电极套(1)内的海水进行电解时，控制每次电解时所述电极套(1)内海水中的有效氯浓度在0.5～1.5ppm之间，且每两次电解的间隔时间不超过72小时。

12.如权利要求1所述的参比电极，其特征在于，所述电极芯(2)为银/氯化银电极或银/卤化银电极，所述参比电极还能够进行原位电解再生；当所述参比电极在进行原位电解再生时，所述电极线缆(6)和所述阴极电缆(34)分别用于与直流电源(7)的正负极电连接，以向所述电极芯(2)施加反向极化电流，使所述电极芯(2)上的单质银转化为氯化银。

13.如权利要求12所述的参比电极，其特征在于，所述参比电极的原位电解再生方法，包括以下步骤：

14.如权利要求13所述的参比电极，其特征在于，在施加反向极化电流时，控制电流密度在3～30ma/cm2之间，极化时间在1～10小时之间。

技术总结
本发明提供一种参比电极，包括电极套、电极芯、电极线缆和防污组件，电极芯设置于电极套内，电极线缆与电极芯电连接；防污组件包括防污损阳极、防污损阴极、阳极电缆和阴极电缆，防污损阳极设置于电极套内，防污损阴极设置于电极套上，阳极电缆与防污损阳极电连接，阴极电缆与防污损阴极电连接；该参比电极能够进行电解防污。本发明提供的参比电极，通过设置防污组件对海水进行电解产生有效氯，从而避免生物污损，进而提高参比电极的使用寿命。

技术研发人员：王辉,刘朝信,王廷勇,王海涛,钱建华,王远志
受保护的技术使用者：青岛双瑞海洋环境工程股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14