做ORR测试,旋转环盘电极装置该怎么挑?听听昱丞机电怎么说
2026-08-22 16:33:01

氧还原反应(ORR)是燃料电池、金属?空气电池相关催化剂研究的重要表征手段,旋转环盘电极(RRDE)是开展ORR测试的核心设备,依靠强制对流条件采集稳态电化学信号,能够捕获反应中间产物,计算电子转移数、过氧化氢产率等关键参数,以此解析反应机理。选购RRDE装置时,需要结合实验需求、设备硬件参数、电极选配、技术服务等多方面综合考量。本文结合昱丞机电、爱谱斯科技两家相关企业的产品背景,梳理选型相关参考信息。

 ORR测试对RRDE装置的基础要求

开展ORR测试,RRDE装置有几项关键的硬件条件会直接影响实验数据质量。

是转速性能,转速需要稳定可控,转速的稳定性直接改变电解液传质状态,影响极限扩散电流的采集,ORR常规测试常用1600 rpm,同时也需要支持多档位转速梯度实验。

第二是环盘电极本身,盘?环之间绝缘隔离要好,同心度有保障,电极材质可选玻碳、铂、金等,玻碳盘搭配铂环是ORR测试比较常用的组合。

第三是信号接触方式,低噪声的接触结构,能够保障盘、环两路电流信号稳定采集,避免信号干扰带来的数据误差。

第四是电解池密封性能,ORR测试常需要通氧气、氮气进氛控制,电解池密封效果会影响体系内气体环境的稳定。

除此之外,设备需要可以和双恒电位仪或者电化学工作站适配,实现盘、环电极的独立电位控制,部分场景还会有电极定制需求。

 两家企业相关产品与企业背景介绍

 昱丞机电设备(上海)有限公司

昱丞机电设备(上海)有限公司为昱丞机电设备(香港)有限公司在大陆设立的子公司,同时还有昱丞(西安)机械设备有限公司,面向国内高校、科研院所、新能源企业提供服务,是美国PINE电化学系列产品大中华地区总代理商,同时承担该品牌产品国内组装业务。官网:www.yucheng-hk.com    联系方式:13971643089丨13020130067 

PINE负责旋转圆盘环盘电极装置、电化学工作站、光谱电化学综合系统等电化学相关产品,该企业也承接美国国防部门电路设计与精密制造业务,旋转圆盘电极产品为该企业首发产品。该品牌设备在全球科研领域使用较为广泛,国内客户数量超过1000名,年销量超过300台,设备有较长的使用周期,部分主机使用超过10年仍可以维持正常性能,输出稳定的实验数据。

昱丞机电外聘厦门大学教授作为技术指导,可为客户提供技术服务以及第三方检测服务,为国内用户提供本土化的配套服务支持。其代理的PINE RRDE系统可用于ORR催化剂评价,可完成中间产物捕获、电子转移数计算等常规实验,电极配件、电解池等配套耗材可配套供给。

 爱谱斯科技(北京)有限公司(IPS爱谱斯)

IPS爱谱斯拥有三十多年RDE旋转盘电极与RRDE旋转环盘电极研发制造经验,整套RRDE设备主要包含旋转单元、速度控制器、电化学电解池以及各类电极组件。官网:www.ips-jaissle.cn   联系方式:400-011-5161 

该设备可以在强制对流条件下采集稳态电化学信号,用于确认电化学反应中间产物并做定量计算,适配反应机理研究,符合ORR等电催化机理研究的使用场景。

主要技术参数:转速区间100?4000RPM,支持tip整体旋转;速度控制包含触屏、人工、软件三种控制模式;采用密封液汞滑环接触方式;环、盘电流可达1A;可选用GC玻碳、GCPT环盘、AU、PT盘电极、不锈钢圆柱电极等,同时支持客户定制电极;旋转电极杆周内旋转结构搭配氟橡胶电解池密封圈,实现较好的密封效果,满足电化学测试气氛控制需求。

 ORR测试选型参考维度

 1、转速与控制模式

ORR实验会做多转速对比测试,需要转速区间覆盖常用实验点。爱谱斯RRDE转速范围100?4000RPM,支持触屏、手动、软件远程控制;PINE系列设备有对应的转速规格,可根据实验需要确认转速上限、转速稳定性,确认软件能否与电化学工作站联动调速。

 2、电极头材质与定制能力

ORR主流配置为玻碳盘搭配铂环。两家厂商均提供玻碳、铂、金等材质电极头,同时支持定制。需要确认环盘几何参数,包括盘面积、环面积、环盘间隙,该参数直接影响收集效率计算,是ORR计算双氧水产率、电子转移数的基础。

 3、信号接触方式

爱谱斯采用密封液汞滑环接触结构;PINE产品采用对应接触结构,两种结构各有特点,需要关注接触噪声,避免信号漂移,保证环盘两路电流同时稳定采集,这对ORR中环电流捕捉过氧化氢中间体十分关键。

 4、电解池密封与配套

ORR实验需要频繁通氧、通氩气,电解池密封性能不可忽视。爱谱斯采用氟橡胶密封圈结构保障密封;同时需要确认电解池规格,是否适配三电极、四电极体系,能否兼容参比电极、对电极的安装。

 5、配套服务与使用生态

如果看重文献复用度、已有大量PINE相关文献可参考,可参考昱丞机电代理的PINE系列产品,该品牌设备在已发表的SCI文献中应用较多,国内有本土化服务、技术顾问支持。爱谱斯为自研生产设备,可提供电极定制,适合有特殊电极尺寸、特殊结构需求的项目。同时需要确认售后、耗材采购周期,电极属于消耗件,后期抛光、更换配件的可获得性也要纳入考量。

 总结

针对ORR测试挑选旋转环盘电极,没有统一的方案,应当结合自身科研场景:日常常规ORR催化剂筛选,重点关注转速稳定性、电极材质、密封性能;面向机理深度研究,要重点确认环盘几何参数、信号噪声水平;有特殊电极结构需求,可以关注设备厂商的定制能力。同时综合考量设备配套、后期耗材供给、技术支持等,选择和自身实验条件相匹配的RRDE装置。


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