Ⅰ.電気化学研究におけるアルミナセラミック管の主要材料としての利点
1. 究極の電気絶縁性:室温から1600℃までの優れた絶縁性能を発揮します。白金、モリブデン、タングステン電極リード線を絶縁することで、高温電解セルにおける短絡を防ぎ、EISおよびCV試験信号へのノイズ干渉を排除します。
2. 化学的不活性:強酸、強アルカリ、溶融塩、プラズマによる腐食に耐性があります。電解質や電極材料との間で不純物イオンの移動が発生しないため、バックグラウンド汚染のない電気化学データが得られます。
3. 高温安定性:99%アルミナセラミック管は、1600℃の長期使用温度および1800℃の短期ピーク温度において変形することなく寸法安定性を維持し、溶融塩電解、固体酸化物燃料電池(SOFC)、および高温インピーダンス試験装置に適しています。
4. 2種類の構成(多孔質/高密度)が利用可能:緻密なチューブは電極絶縁スリーブおよび熱電対保護管として使用され、多孔質アルミナセラミックチューブはイオン分離器、ガス拡散チャネル、および参照電極の液接合部として使用される。
5. 機械的剛性:一体型のマルチスルーホール構造により、3つの電極の相対位置が固定され、電極のドリフトが解消され、サイクリックボルタンメトリーおよびクロノアンペロメトリー試験の再現性が向上します。
Ⅱ.大学における電気化学の応用事例一覧
ケース1:北京科技大学 – 高温溶融塩腐食下における電気化学参照電極用隔膜(溶融塩電気化学)
研究テーマ
溶融硫酸塩系における金属の高温腐食の電気化学的特性評価;800~900℃の溶融塩温度で動作する3電極システムの構築
アルミナセラミック管の応用例
農業/農業₂それで₄高温参照電極膜として、薄肉多孔質99アルミナセラミック管を選択する:
1.銀線が溶融硫酸ナトリウム(ナ₂それで₄)でチューブ内部に封入されており、これが内部参照電解質として機能し、多孔質のチューブ壁がイオン伝導バリアとして機能する。
2.高密度の単孔アルミナ製スリーブが基準電極のリード線を覆い、白金導体を溶融塩腐食から隔離する。
3.アルミナ管を高温のコランダム電解るつぼに挿入し、側方のアルミナ管を通して溶融塩中にアルゴンガスを供給して酸素分圧を調整する。
実験結果と値
多孔質アルミナ隔膜はNa⁺イオンのみを通し、溶融塩中の重金属不純物を遮断し、基準電位のドリフトは24時間あたり3mV未満である。
石英管やガラス管と比較して、アルミナセラミック管は900℃でも軟化せず、硫酸塩反応に対しても不活性です。そのため、72時間にわたる連続的な高温電気化学インピーダンス分光法(環境影響評価)および定常状態分極試験に耐えることができます。
この材料は、研究論文に記載されているように、高温溶融塩アルカリ度を測定するための現場電気化学プローブの校正を容易にし、従来のガラス参照電極の高温での故障問題を解決した。


