一种用于氢参比电极供氢的电控可逆微型释氢盒的制作方法

本发明属于电化学储氢释氢，尤其涉及一种用于氢参比电极供氢的电控可逆微型释氢盒。

背景技术：

1、可逆氢参比电极因无液接电位、宽ph适配、无离子污染，已成为电催化测试领域的核心基准电极。然而，可逆氢参比电极的稳定工作高度依赖于长效、微量、可控的氢气供给。

2、目前，传统储氢合金本身不含氢，需要外部通氢活化才能释氢，无法直接作为密封微型氢源使用；同时，纯合金的被动释氢不可关停，存在持续自漏氢问题，难以适配精密电化学测试中对稳态供氢的严苛需求。

3、商用可逆氢参比电极所配套的释氢盒均为被动限流的一次性结构，不具备电控启停和循环存储功能，寿命固定且无法复用，加之进口成本高昂，严重制约了国产可逆氢参比电极体系的自主化发展。

4、此外，传统镍氢体系中的释氢结构采用全液态电解液，必须浸泡在液体中使用，存在漏液、离子污染以及无法密封微型化的固有缺陷，难以适用于空气开放环境下的氢参比电极工况。

5、因此，亟需一种用于氢参比电极供氢的电控可逆微型释氢盒来解决。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于氢参比电极供氢的电控可逆微型释氢盒，以解决上述问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种用于氢参比电极供氢的电控可逆微型释氢盒，包括：

4、密封壳体组件，以及设置在所述密封壳体组件内的电源和氢反应装置，所述氢反应装置与所述电源连接；

5、其中，所述电源可切换极性；

6、所述氢反应装置包括第一单元、第二单元和设置在二者之间的质子膜，所述质子膜与所述第一单元之间设有密闭微气腔；

7、所述第一单元包括储氢材料，所述密闭微气腔设置在所述储氢材料与所述质子膜之间；

8、所述氢反应装置具有释氢模式、储氢模式和保存模式；

9、所述氢反应装置处于所述释氢模式时，所述质子膜被超纯水浸润后，所述第一单元作为阳极、所述第二单元作为阴极，使所述储氢材料内的氢原子失去电子转变为氢质子，并穿过所述质子膜到达所述第二单元获得电子形成氢气；

10、所述氢反应装置处于所述储氢模式时，所述质子膜被超纯水浸润后，所述第一单元作为阴极、所述第二单元作为阳极，使所述第二单元中的水分子转变为氢质子并穿过所述质子膜到达所述第一单元，所述氢质子与电子结合进入所述储氢材料完成储氢；

11、所述氢反应装置处于保存模式时，所述第一单元与所述第二单元均与所述电源断开连接，所述密闭微气腔隔断电子传导路径。

12、可选的，所述密封壳体组件包括上盖和下盖，所述上盖和所述下盖固定设置，所述电源设置在所述上盖内，所述氢反应装置设置在所述下盖内。

13、可选的，所述第一单元还包括与所述储氢材料一端固定的致密石墨集流体，所述致密石墨集流体与所述上盖的一端固定；

14、所述致密石墨集流体与所述电源连接。

15、可选的，所述第二单元包括镀铂钛网，所述镀铂钛网与所述质子膜远离所述微气腔间隔一侧接触；

16、还包括多孔石墨集流体，所述多孔石墨集流体固定在所述下盖内且与所述镀铂钛网接触；

17、所述多孔石墨集流体与所述电源连接；

18、所述氢反应装置处于所述释氢模式时，所述镀铂钛网作为阴极使氢质子在其表面获得电子生成氢气；

19、所述氢反应装置处于所述储氢模式时，所述镀铂钛网作为阳极使超纯水在其表面失去电子生成氧气和氢质子；

20、所述下盖上设置多个通孔，所述通孔用于气体排出，或用于超纯水补充。

21、可选的，所述电源包括电池，通过翻转所述电池切换极性。

22、可选的，还包括调节装置，所述调节装置与所述电源连接，所述调节装置用于调整所述电源的电流。

23、可选的，所述调节装置包括滑动变阻器，所述第一单元和所述第二单元通过所述滑动变阻器与所述电源连接；

24、所述滑动变阻器的活动端连接有氢流量控制圆盘，所述氢流量控制圆盘与所述上盖转动配合，所述滑动变阻器的固定端固接在所述上盖内。

25、可选的，所述滑动变阻器与所述电源之间设有开关。

26、可选的，所述质子膜与所述储氢材料之间设有氟橡胶绝缘密封圈，所述氟橡胶绝缘密封圈、所述质子膜和所述储氢材料合围形成所述密闭微气腔。

27、可选的，所述储氢材料由100-300目的储氢材料粉末模压成型，模压压力位5-10mpa。

28、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

29、本发明提供的电控可逆微型释氢盒，采用半固态设计，仅质子膜孔隙中含超纯水，无自由流动液体，彻底消除了漏液和离子污染风险，可在空气开放环境中直接为可逆氢参比电极供氢。通过电源极性切换，同一装置即可实现释氢与储氢两种可逆模式，储氢材料耗尽后无需更换，可原位电化学充氢循环复用，大幅降低使用成本。释氢模式下，氢气流量与工作电流呈线性正比，可通过调节装置实现0.5-10μl/min范围内的精准无级调节，断电后微气腔切断氢质子传导通路，自释氢速率趋近于零，实现长效密封保存。储氢模式下，仅需滴加微量超纯水并施加电压即可完成充氢，操作简便。整体结构采用上下盖分区密封，四重密封结构确保断电存储6-8个月无明显氢损耗。

1.一种用于氢参比电极供氢的电控可逆微型释氢盒，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种用于氢参比电极供氢的电控可逆微型释氢盒，其特征在于，所述密封壳体组件包括上盖（7）和下盖（8），所述上盖（7）和所述下盖（8）固定设置，所述电源设置在所述上盖（7）内，所述氢反应装置设置在所述下盖（8）内。

3.根据权利要求2所述的一种用于氢参比电极供氢的电控可逆微型释氢盒，其特征在于，所述第一单元还包括与所述储氢材料（10）一端固定的致密石墨集流体（9），所述致密石墨集流体（9）与所述上盖（7）的一端固定；

4.根据权利要求2所述的一种用于氢参比电极供氢的电控可逆微型释氢盒，其特征在于，所述第二单元包括镀铂钛网（13），所述镀铂钛网（13）与所述质子膜（12）远离所述微气腔间隔一侧接触；

5.根据权利要求1所述的一种用于氢参比电极供氢的电控可逆微型释氢盒，其特征在于，所述电源包括电池（5），通过翻转所述电池（5）切换极性。

6.根据权利要求2所述的一种用于氢参比电极供氢的电控可逆微型释氢盒，其特征在于，还包括调节装置，所述调节装置与所述电源连接，所述调节装置用于调整所述电源的电流。

7.根据权利要求6所述的一种用于氢参比电极供氢的电控可逆微型释氢盒，其特征在于，所述调节装置包括滑动变阻器（4），所述第一单元和所述第二单元通过所述滑动变阻器（4）与所述电源连接；

8.根据权利要求7所述的一种用于氢参比电极供氢的电控可逆微型释氢盒，其特征在于，所述滑动变阻器（4）与所述电源之间设有开关（2）。

9.根据权利要求1所述的一种用于氢参比电极供氢的电控可逆微型释氢盒，其特征在于，所述质子膜（12）与所述储氢材料（10）之间设有氟橡胶绝缘密封圈（11），所述氟橡胶绝缘密封圈（11）、所述质子膜（12）和所述储氢材料（10）合围形成所述密闭微气腔。

10.根据权利要求1所述的一种用于氢参比电极供氢的电控可逆微型释氢盒，其特征在于，所述储氢材料（10）由100-300目的储氢材料粉末模压成型，模压压力位5-10mpa。