高精度恒温环境电化学量热系统的建立

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热电化学方法是将热化学与电化学结合起来研究电池反应和半电池反应的一种方法,它同时记录测量过程中的电压-电流-热流-时间四维信息,并基于热力学、动力学及电化学原理分析实验数据,从而得到比单纯热力学或电化学分析方法更全面、可靠的信息。本论文从热电化学基础理论入手,改进热电化学处理公式,使得数据处理在理论上更为严谨可靠。随后基于SRC-100溶解反应量热仪,建立了电化学量热系统,并对实验装置系统组成部分进行测试,采用Fe(CN)63-/Fe(CN)64-体系验证该系统可靠性。得到如下结论:1.根据热电化学基本公式推导出在理论上更为严谨的计算半电池化学反应绝对标度下熵变的热电化学公式。在恒定电流下使研究电极极化,测得△V(t)~t和εk(t)~t曲线,并对数据进行处理,由上式可获得氢电极反应绝对标度下的熵变△1/2rS(H+)/(H2*。2.SRC100溶解反应量热仪的主体部分为热电化学系统提供良好恒温环境,控温精度为±0.001K;可靠,直观、易于操作的数据采集程序SRCS-Data Acquisition以及集成了惠斯通电桥、微伏放大器、稳压电源、精密恒流源、USB数据采集模块等元件的主机箱。采用电阻与温度线性关系好且热敏电阻常数非常大的热敏电阻制成工作热敏电极,再加上功能强大的CHI660B电化学工作站组装实验系统,在0.01mol/L K3Fe(CN)6+0.01mol/L K2Fe(CN)6+lmol/L KCl溶液体系中通过循环伏安实验验证该测试系统的可靠性。3.利用以热敏电阻为测温元件的热电化学测试系统对Fe(CN)63-/Fe(CN)64-体系阴极过程进行了研究,由推出的热电化学处理公式计算出298.15K时不同浓度下电极反应的绝对标度下的熵变,将获得的氢电极反应绝对标度下的熵变87.57 J.k-1.mol-1与文献值(87.8J·mol-1)进行比较,结果接近,证明本实验方法及所导公式的合理性。
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