Вращающийся кольцевой дисковый электрод — Rotating ring-disk electrode

Вращающееся кольцо-дисковый электрод ( RRDE ) является двойным рабочим электрод используется в гидродинамической вольтамперометрии , очень похожей на вращающийся диск электрод (RDE). Электродный вращается во время экспериментов , индуцирующих поток из анализируемого вещества к электроду. Эта система используется в электрохимических исследованиях при исследовании механизмов реакций, связанных с окислительно-восстановительной химией и другими химическими явлениями.

Содержание

Структура

Разница между вращающимся кольцевым дисковым электродом и вращающимся дисковым электродом заключается в добавлении второго рабочего электрода в форме кольца вокруг центрального диска первого рабочего электрода. Для работы такого электрода необходимо использовать потенциостат , например бипотенциостат, способный управлять четырехэлектродной системой. Два электрода разделены непроводящим барьером и подключены к потенциостату разными выводами. Это вращающийся гидродинамическая электрод мотив может быть распространен на вращающиеся двойной кольцевые электроды , вращая двойной кольцевые дисковые электроды , и даже более эзотерические конструкции, так как подходит для эксперимента.

Функция

RRDE использует ламинарный поток, создаваемый во время вращения. Когда система вращается, раствор, контактирующий с электродом, перемещается на ее сторону, аналогично ситуации с вращающимся дисковым электродом. По мере того, как раствор течет в сторону, он пересекает кольцевой электрод и течет обратно в основной раствор. Если поток в растворе ламинарный, раствор вступает в контакт с диском, а затем и с кольцом, очень контролируемым образом. Результирующие токи зависят от потенциала, площади и расстояния между электродами, а также от скорости вращения и подложки.

Эта конструкция делает возможным множество экспериментов, например, комплекс может быть окислен на диске, а затем восстановлен до исходного материала на кольце. Легко предсказать, каковы отношения тока кольца / диска, если этот процесс полностью контролируется потоком раствора. Если он не контролируется потоком раствора, ток будет отклоняться. Например, если за первым окислением следует химическая реакция, механизм ЕС, с образованием продукта, который не может быть восстановлен в кольце, тогда величина кольцевого тока будет уменьшена. Изменяя скорость вращения, можно определить скорость химической реакции, если она находится в надлежащем кинетическом режиме.

Приложения

Установка RRDE позволяет проводить множество дополнительных экспериментов, выходящих далеко за рамки возможностей RDE. Например, пока один электрод проводит вольтамперометрию с линейной разверткой, другой может поддерживаться при постоянном потенциале или также управляться с разверткой . Можно проводить пошаговые эксперименты с каждым электродом, действующим независимо. Возможны эти, а также многие другие чрезвычайно элегантные эксперименты, в том числе те, которые адаптированы к потребностям данной системы. Такие эксперименты полезны при изучении многоэлектронных процессов, кинетики медленного переноса электронов, стадий адсорбции / десорбции и механизмов электрохимических реакций .

RRDE — важный инструмент для характеристики основных свойств электрокатализаторов, используемых в топливных элементах . Например, в топливном элементе с протонной обменной мембраной (ПОМ) , молекулярный кислород снижение на катоде часто усиливается электрокатализатора , содержащей наночастицы платины. Когда кислород восстанавливается с помощью электрокатализатора , может образовываться нежелательный и вредный побочный продукт , перекись водорода . Перекись водорода может повредить внутренние компоненты топливного элемента PEM, поэтому электрокатализаторы восстановления кислорода разработаны таким образом, чтобы ограничить количество образующейся перекиси. «Эксперимент по сбору» RRDE может быть использован для исследования склонности электрокатализатора к образованию пероксида. В этом эксперименте диск покрыт тонким слоем электрокатализатора, а на дисковый электрод уравновешивается потенциал, снижающий содержание кислорода. Любые продукты, образующиеся на дисковом электроде, затем проходят мимо кольцевого электрода. Потенциал кольцевого электрода уравновешен для обнаружения любой перекиси водорода, которая могла образоваться на диске.

Соображения по дизайну

Как правило, уменьшение зазора между внешним диаметром диска и внутренним диаметром кольца позволяет исследовать системы с более быстрой кинетикой. Узкий зазор уменьшает «время прохождения», необходимое для того, чтобы промежуточные частицы, образующиеся на диске, успешно достигли кольцевого электрода и были обнаружены. Используя методы прецизионной обработки, можно сделать зазоры от 0,1 до 0,5 миллиметра, а более узкие зазоры были созданы с помощью методов микролитографии.

Кроме этого:  Пример сметного расчета на установку котельного оборудования

Другой важный параметр для RRDE — «эффективность сбора». Этот параметр является мерой процентного содержания материала, образующегося на дисковом электроде, который обнаруживается на кольцевом электроде. Для любого заданного набора размеров RRDE (наружный диаметр диска, внутренний диаметр кольца и внешний диаметр кольца) эффективность сбора может быть вычислена с использованием формул, полученных из первых принципов гидродинамики. Один полезный аспект теоретической эффективности сбора состоит в том, что это только функция размеров RRDE. То есть он не зависит от скорости вращения в широком диапазоне скоростей вращения.

Желательно, чтобы RRDE имел высокую эффективность улавливания, хотя бы для гарантии того, что сигнал тока, измеренный на кольцевом электроде, можно обнаружить. С другой стороны, также желательно, чтобы RRDE имел малое время прохождения, чтобы короткоживущие (нестабильные) промежуточные продукты, генерируемые на диске, существовали достаточно долго, чтобы их можно было обнаружить на кольце. Выбор фактических размеров RRDE часто является компромиссом между высокой эффективностью сбора или коротким временем транспортировки.

Источник



ВЭД-06 установка с вращающимся дисковым электродом

ВЭД-06 установка с вращающимся дисковым электродом (в наличии 2 штуки) предназначена для создания постоянных гидродинамических условий вблизи поверхности рабочего электрода. Назначение установки — исследование процессов осаждения и растворения металлов; анализ тяжелых металлов; коррозионные испытания материалов; контроль технологии производства материалов и сплавов; химический анализ питьевой, природной и сточной воды; анализ пищевых продуктов и лекарственных препаратов.

ВЭД-06 — устройство и конструкция

Установка представляет собой измерительный электронный блок в комплекте со стеклянной электрохимической ячейкой и сменными рабочими дисковыми электродами из различных материалов.

Установка с вращающимся дискововым электродом ВЭД-06 может применяться для работы с любыми потенциостатами отечественного и зарубежного производства.
Исследовательская система в составе универсального потенциостата — гальваностата и установки ВЭД-06 обеспечит проведение прецизионных исследований электрохимических процессов. Исследовательский комплекс может быть использован для исследования электрохимических процессов осаждения и растворения металлов, химических источников тока, для разработки методов электрохимической защиты металлов и сплавов от коррозионного разрушения и прочих электрохимических исследований и экспериментов.

ВЭД-06 технические характеристики

Напряжение питания — 220 В, 50 Гц

Время установки режима измерений — не более 5 сек

Скорость вращения дискового электрода — 1000-6000 об/мин

Диапазон рабочих температур ВЭД-06 — 5-50С

Объем анализируемого раствора — 5-50 мл

Допустимое время непрерывной работы — не менее 8 часов

Габаритные размеры — 200х240х570 мм

ВЭД-06 установка с вращающимся дисковым электродом

ВЭД-06 установка с вращающимся дисковым электродом

Вся продукция, приобретаемая у нас, имеет необходимые сертификаты и паспорта.

Наши менеджеры и консультанты всегда готовы помочь Вам с выбором любой электротехнической аппаратуры и комплектующих с учетом требований Вашего производства.
Помимо ВЭД-06 наша фирма готова поставлять Вам весь ассортимент электротехнических изделий. Вся продукция, приобретаемая у нас, имеет всю необходимую документацию, а наши менеджеры и консультанты всегда готовы дать Вам полную информацию по всем вопросам. В настоящий момент в наличии две установки ВЭД-06.

Источник

Установка вращающийся дисковый электрод, RRDE-3A

Назначение: Установка вращающийся дисковый электрод RRDE-3A является системой постоянного вращения для использования в исследованиях, требующих гидродинамической модуляции вращающегося кольцевого диска.

Цена 1 171 246 руб

Адрес:
Санкт-Петербург, Санкт-Петербург, ул Саратовская, д 23-25, Литер А, помещение 1-Н, офис 72

  • Описание
  • Технические характеристики
  • Дополнительно
  • Доставка и оплата

Установка вращающийся дисковый электрод RRDE-3A является системой постоянного вращения для использования в исследованиях, требующих гидродинамической модуляции вращающегося кольцевого диска.
Электрод диаметром 7 мм с короткой втулкой из нержавеющей стали обеспечивает миниатюрную и концентрическую систему круговых электродов, которая способна обеспечивать высокоточное вращение и модуляцию.
RRDE-3A точно управляется сигналом ШИМ (широтно-импульсная модуляция). Электроды маленькие и быстро взаимозаменяемы. Устройство также имеет регулируемую систему клапанов для продувки ячейки инертным газом.
RRDE-3A может работать как отдельное устройство и напрямую управляться потенциостатами CH Instrumetns, Inc, Bioanalytical Systems, Inc. или другими приборами. При старте анализа, встроенный газовый контроль позволяет продувать образец.
Кроме того, простой доступ к стеклянной ячейке легко позволяет легок ее промыть, очистить и/или заменить электроды. Легка смена ячейки.

Кроме этого:  Преимущества и недостатки барной стойки

Особенности:
• Компактный дизайн и простота в эксплуатации;
• Работает как RDE и RRDE;
• Дистанционное и ручное управление вращением и продувкой газом;
• Дистанционное управление с ПК (скорость вращения вкл/выкл и вкл/выкл продувки газом);
• Диапазон скоростей вращения от 100 до 8000 об/мин;
• Скорость и время продувки отображаются на ЖК-дисплее;
• «Название модели», «Версия корпуса» и «Общее суммарное время вращения двигателя» отображаются на ЖК-дисплее;
• Предупреждение «Очистка» и «Замена» отображается на ЖК-дисплее;
• Доступен соединитель газовой линии;
• Вкл/выкл управления таймером продувочного клапана (может быть установлено до 9999 секунд);
• Возможность подключения к любым потенциостатам;
• Открытая архитектура для быстрого доступа к ячейке;
• Вал полностью изолирован для двигателя с помощью соединительного блока для уменьшения воздействия шума двигателя;
• В сборке вала внутренняя и внешняя трубки полностью изолированы тефлоновой прокладкой для снижения шума

Комплектность:
• Установка вращающийся дисковый электрод – 1 шт;
• ячейка для щелочного электролита – 1 шт;
• тефлоновый колпачок – 1 шт;
• спин-коатер адаптер – 1 шт;
Штекерное соединение для продувки газом (PP) – 1 шт;
• труба TYGON, OD1 / 4” x ID1 / 8” – 1 шт;
• RRDE-3A Sillicon прокладка 100×180 мм – 1 шт;
• уплотнительное кольцо для подшипникового узла – 3 шт;
• сетевой кабель;
• руководство по эксплуатации.

По дополнительному заказу:
• Ag/AgCl электрод сравнения;
• Ag/Ag+ электрод сравнения для неводных электролитов;
• набор реверсивных водородных электродов;
• вспомогательный электрод платиновый, 23 см;
• вспомогательный электрод, золотой, 23 см;
• вспомогательный электрод, никель, 23 см;
• ячейка, 100 мл;
• ячейка для щелочных электролитов, 100 мл – 10 шт;
• ячейка для щелочных электролитов, 200 мл – 10 шт;
• тефлоновый колпачок на ячейку 200 мл;
• уплотнительное кольцо для тефлонового колпачка;
• уплотнительное кольцо для подшипникового узла – 10 шт.

Связаться с продавцом

Габаритные размеры, мм: 190 х (основание 230, установка 120) х 400 мм

Скорость вращения: 100 ÷ 8000 об/мин

Стабильность вращения: Ошибка < 1% в диапазоне 100 ÷ 1000 об/мин < 0,5 % при > 2000 об/мин

Сопротивление изоляции кольцо/диск: >10 МОм

Сопротивление контакта с электродом: 5 Ом

Ось двигателя: Нержавеющая сталь

Двигатель: 12 В, железный сердечник, малоинерционный сервопривод постоянного тока

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Вращающийся дисковый электрод весьма популярен в электрохимических исследованиях, частично вследствие того, что гидродинамика здесь хорошо известна, а частично из-за небольших размеров и простоты экспериментального устройства. Вращающийся диск также является одной из немногих систем, для которых возможно нетривиальное решение уравнений механики жидких сред.  [1]

Вращающийся дисковый электрод широко использовался при изучении электродных реакций, протекающих с умеренными скоростями. Это было вызвано тем, что характер течения в этом случае хорошо известен, концентрационные изменения легко вычисляются и к тому же поверхность диска равнодоступна в диффузионном отношении ( разд. Однако нельзя забывать о том, что первичное распределение тока неоднородно. Эта проблема становится еще более серьезной при быстрых реакциях, высоких плотностях тока и больших радиусах диска ( см. разд.  [2]

Вращающийся дисковый электрод применяется в электрохимии органических соединений главным образом для выяснения особенностей механизмов реакций, следующих за гетерогенным переносом электрона или предшествующих ему. Однако если реакция переноса электрона осложнена предшествующей или последующей химической стадией, то прямолинейная зависимость между / вред и й / s может искажаться.  [3]

Кроме этого:  Установка стояков отопления в Москве

Вращающийся дисковый электрод с кольцом, впервые предложенный Фрумкиным и Некрасовым [1], в настоящее время находит все более широкое применение в исследовании кинетики электродных процессов, протекающих с образованием продуктов реакции в растворе.  [4]

Вращающийся дисковый электрод — это единственный вид электрода, для которого толщина диффузионного слоя одинакова во всех точках поверхности.  [5]

Вращающийся дисковый электрод весьма популярен в электрохимических исследованиях, частично вследствие того, что гидродинамика здесь хорошо известна, а частично из-за небольших размеров и простоты экспериментального устройства. Вращающийся диск также является одной из немногих систем, для которых возможно нетривиальное решение уравнений механики жидких сред.  [6]

Вращающийся дисковый электрод широко использовался при изучении электродных реакций, протекающих с умеренными скоростями. Это было вызвано тем, что характер течения в этом случае хорошо известен, концентрационные изменения легко вычисляются и к тому же поверхность диска равнодоступна в диффузионном отношении ( разд. Однако нельзя забывать о том, что первичное распределение тока неоднородно. Эта проблема становится еще более серьезной при быстрых реакциях, высоких плотностях тока и больших радиусах диска ( см. разд.  [7]

Вращающийся дисковый электрод ( рис. 16.1, о) применяют в самых разных методах исследования.  [8]

Вращающийся дисковый электрод широко используется для изучения закономерностей электрохимических реакций, если медленной стадией является стадия массопереноса или стадия разряда-ионизации. Это связано с тем, что перемешивание раствора вращающимся электродом различной формы или специальной мешалкой увеличивает скорость подвода реагирующего вещества к поверхности электрода, и поэтому по сравнению с капельным ртутным электродом вращающийся дисковый электрод обладает существенным преимуществом — с его помощью можно измерять скорости более быстрых электрохимических реакций. Кроме того, вращающийся дисковый электрод позволяет исследовать кинетику электрохимических реакций на твердых металлах, что важно для решения теоретических и прикладных задач в электрохимии.  [9]

Вращающийся дисковый электрод находит широчайшее применение при установлении замедленной стадии процесса.  [10]

Вращающийся дисковый электрод , как уже говорилось, имеет ряд достоинств: позволяет получать хорошо воспроизводимые результаты и точно описать скорость переноса определяемого вещества к электроду. Для надежной работы вращающегося дискового электрода необходимо, чтобы он был гладким и чтобы его сечение во много раз превосходило толщину диффузионного слоя.  [12]

Вращающийся дисковый электрод широко используют при изучении кинетики электрохимических реакций, для исследования процессов электроосаждения и коррозии металлов, в аналитических целях. Так как все участки поверхности вращающегося диска одинаково доступны для диффузионных процессов, такое устройство выгодно отличается от других гидродинамических систем с принудительной конвекцией. Кроме того, существенно упрощается рассмотрение процессов массопереноса к поверхности испытуемого электрода. При быстром вращении дискового электрода вокруг оси жидкость, соприкасающаяся с центральными частями диска, отбрасывается центробежной силой к его краям. Вследствие этого около центра диска создается разрежение, и струя жидкости направляется из объема раствора к центру диска. Таким образом, точкой набегания струи жидкости становится центр диска. По мере удаления от центра диска возрастает линейная скорость движения жидкости. В соответствии с гидродинамикой при ламинарном режиме перемешивания у поверхности вращающегося диска образуется граничный слой постоянной толщины бгр с монотонным изменением скорости движения жидкости. Чем ближе к поверхности диска, тем меньше скорость потока и тем большее значение приобретает диффузия в подводе либо отводе продуктов реакции. В конечном итоге распределение концентрации реагирующих веществ у поверхности вращающегося диска обусловлено диффузией в потоке жидкости.  [13]

Вращающийся дисковый электрод должен быть гладким и однородным. Егер [73] установил, что шероховатости не должны превышать величин порядка микрон. Задаваемая угловая скорость обеспечивается при помощи имеющегося в продаже сервомотора, сопряженного с генератором, контролируемым обратной связью.  [15]

Источник