本發(fā)明涉及不極化電極技術領域，尤其涉及一種ag/agcl固體不極化電極及其制備方法。

背景技術：

電極廣泛應用于深井、鉆孔、海洋、地表等區(qū)域性接地電法勘探領域中，在教學實驗、各大地震臺站中也均使用到。相關技術中，常使用的電極主要為：鐵電極、銅電極、鉛電極、硫酸銅電極等；其中鐵電極、銅電極常使用于主動源方法中強信號測量方面，而不極化電極(如不極化鉛電極)常使用于被動源方法或弱信號的高精度電磁測量方面。

但是，上述的電極中，鐵電極、銅電極、鉛電極是直接用金屬做成的金屬板或金屬棒，這種電極本身極差大而且不穩(wěn)定，容易隨介質環(huán)境而改變，應用方法具有局限性；相關技術中的不極化電極有用金屬棒(絲)和該金屬鹽溶液與多孔陶瓷罐所構成的“液體”不極化電極和固體不極化電極；其中“液體”不極化電極需要經常更換配置溶液，不便于野外長時間使用，且對環(huán)境污染較大；不極化固體電極中常用的是不極化固體鉛電極，該種電極采用石膏、金屬鹽、金屬棒(絲)制備而成，這種電極電位不穩(wěn)定，漂移嚴重，壽命不長，體積相對較大，野外使用不方便。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述技術問題，本發(fā)明的實施例提供一種電極電位穩(wěn)定，極差漂移小的ag/agcl固體不極化電極及其制備方法。

為解決上述技術問題，本發(fā)明的實施例提供一種ag/agcl固體不極化電極的制備方法，包括以下步驟：

1)將100～130重量份的200目不定形銀粉、440～580重量份的氯化銀粉末和10～50重量份的乙二醇依次加入研磨裝置中，研磨時間為0.2h～0.5h，得到混合原料粉末；

2)向電極模具中倒入所述混合原料粉末，將所述混合原料粉末在常溫下和10mpa～100mpa的壓強下于所述電極模具中壓制0.2h～0.5h；得到初步固體不極化的電極柱體；

3)將上述初步固體不極化的電極柱體放入加熱溫度為25℃～320℃的裝置中，加熱時間為3h～8h；

4)將加熱后的初步固體不極化的電極柱體冷卻至常溫；

5)向上述常溫的初步固體不極化的電極柱體中攻入前體電極的銀柱的螺紋部分，然后將其放入活化溶液中活化20h～50h，得到穩(wěn)定的固體不極化的電極柱體；

6)將上述穩(wěn)定的固體不極化的電極柱體組裝到前體電極的極罐中，得到ag/agcl固體不極化的電極。

進一步地，將110重量份的200目不定形銀粉、550重量份的所述氯化銀粉末和40重量份的乙二醇依次加入研磨裝置中，研磨時間為0.2h～0.5h，得到混合原料粉末。

進一步地，所述研磨時間為0.25h～0.35h。

進一步地，所述加熱溫度不超過300℃，加熱時間為5h。

進一步地，所述活化溶液由3％～5％的nacl溶液和3％的kcl溶液組成；所述活化時間為42h。

本發(fā)明實施例中按上述制備方法得到的ag/agcl固體不極化的電極：包括前體電極和ag/agcl固體不極化的電極柱體；所述電極柱體位于所述前體電極中；所述前體電極包括銅引線、銀柱、電極殼體、滲透陶瓷層；所述極罐為所述電極殼體的中空部分，所述電極柱體位于所述中空部分內，并填充水凝膠；所述銀柱的螺紋下部位于所述電極柱體中，其上部與所述銅引線的一端采用溶膠高溫膠結；所述銅引線的另一端從所述電極殼體頂蓋中穿出；所述電極殼體頂蓋蓋合于所述極罐的頂部并密封所述電極殼體；所述極罐的底部與所述電極殼體底蓋之間從上往下依次為圓盤狀的水凝膠層、滲透陶瓷層。

進一步地，所述電極殼體為不透光的材料3d打印制成。

進一步地，所述滲透陶瓷層采用無紡布層替代，其上設有另一水凝膠層。

進一步地，所述滲透陶瓷層或無紡布層與所述電極殼體的底蓋的中部為中空部分。

進一步地，所述溶膠為導電銀膠；電極殼體頂部的銅引線部分套設有保護塑料套。

與相關技術比較，本發(fā)明的實施例提供的技術方案帶來的有益效果是，ag/agcl固體不極化電極采用不定形銀粉、氯化銀粉作為原料，乙二醇作為粘結劑壓制活化后得到的電極柱體，其中氯化銀粉末作為固體電解質導電，電極的極差電位小，極差漂移小，穩(wěn)定性好，重量輕便體積小，便于攜帶使用，氯化銀的固體電解質本身不易流失，對環(huán)境污染小。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例結構示意圖。

圖2是本發(fā)明實施例另一結構示意圖。

其中，銅引線1、保護塑料套2、電極殼體頂蓋3、水凝膠層4、銀柱5、電極殼體6、電極柱體7、滲透陶瓷層8、電極殼體底蓋9、無紡布層10、水凝膠11。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地描述。

實施例一

本發(fā)明的實施例提供了一種ag/agcl固體不極化電極的制備方法，包括以下步驟：

1)將100～130重量份的200目不定形銀粉、440～580重量份的氯化銀粉末和10～50重量份的乙二醇依次加入研磨裝置中，研磨時間為0.2h～0.5h，得到混合原料粉末；

優(yōu)選地，所述研磨時間為0.25h～0.35h；研磨時間過短會導致各原料之間混合不充分，研磨時間過長會導致部分原料性質發(fā)生變化，造成電極性質穩(wěn)定性降低；

2)向電極模具中倒入上述混合原料粉末，將所述混合原料粉末在常溫下和10mpa～100mpa的壓強下于所述電極模具中壓制0.2h～0.5h；得到初步固體不極化的電極柱體；壓制過程中的壓力和時間不足會造成得到的初步固體不極化的電極柱體內形成小裂縫，壓制的壓力和時間過長會破壞不定形銀粉的物理性質，影響最終的電極柱體不極化效果；

3)將上述初步固體不極化的電極柱體放入加熱溫度為25℃～320℃的裝置中，加熱時間為3h～8h；

優(yōu)選地，加熱溫度不超過300℃，加熱時間為5h；加熱的溫度過高會造成所述初步固體不極化的電極柱體中部分物質分解，影響極差；加熱時間過長不會提高電極的性質，反而增加其他未知的風險；加熱溫度過低或加熱時間過短膠結不好，內部不均勻性高，不均勻性高會在內部形成一小塊極化區(qū)，從而影響電極極差；

4)將加熱后的初步固體不極化的電極柱體冷卻至常溫；

5)向上述常溫的初步固體不極化的電極柱體中旋入前體電極的銀柱的螺紋部分，然后將其放入活化溶液中活化20h～50h，得到穩(wěn)定的固體不極化的電極柱體；

優(yōu)選地，所述活化溶液是含3％～5％的nacl和3％的kcl混合溶液組成；所述活化時間為42h；活化溶液的濃度以及活化時間對電極的穩(wěn)定性影響較大；

6)將上述穩(wěn)定的固體不極化的電極柱體組裝到前體電極的極罐中，得到ag/agcl固體不極化的電極。

實施例二

本發(fā)明的實施例提供了一種ag/agcl固體不極化電極的制備方法，包括以下步驟：

1)將110重量份的200目不定形銀粉、550重量份的氯化銀粉末和40重量份的乙二醇依次加入研磨裝置中，研磨時間為0.2h～0.5h，得到混合原料粉末；

其余同實施例一。

上述方法制得的ag/agcl固體不極化電極采用不定形銀粉、氯化銀粉作為原料，乙二醇作為粘結劑壓制活化后得到的電極柱體，其中氯化銀粉末作為固體電解質導電，制備過程簡單易于操作；其極差電位和極差漂移小，穩(wěn)定性好，重量輕便體積小，不需要溶液配制，使用壽命長，便于攜帶使用；氯化銀的固體電解質本身不易流失，對環(huán)境污染小。

參照附圖1，按本發(fā)明實施例一或實施例二的制備方法得到的ag/agcl固體不極化電極：包括前體電極和ag/agcl固體不極化的電極柱體7；所述電極柱體7位于所述前體電極中；所述前體電極包括銅引線1、銀柱5、電極殼體6、滲透陶瓷層8；所述極罐為所述電極殼體6的中空部分，所述電極柱體7位于所述中空部分內，并填充水凝膠11；所述銀柱5的螺紋下部位于所述電極柱體7中，其上部與所述銅引線1的一端采用溶膠高溫膠結；所述銅引線1的另一端從所述電極殼體頂蓋3中穿出；所述電極殼體頂蓋3蓋合于所述極罐的頂部并密封所述電極殼體6；所述極罐的底部與所述電極殼體底蓋9之間從上往下依次為圓盤狀的水凝膠層4、滲透陶瓷層8。

參照附圖2，按本發(fā)明實施例一或實施例二的制備方法得到的另一種ag/agcl固體不極化電極：包括前體電極和ag/agcl固體不極化的電極柱體7；所述電極柱體7位于所述前體電極中；所述前體電極包括銅引線1、銀柱5、電極殼體6、無紡布層10；所述極罐為所述電極殼體6的中空部分，所述電極柱體7位于所述中空部分內，并填充水凝膠11；所述銀柱5的螺紋下部位于所述電極柱體7中，其上部與所述銅引線1的一端采用溶膠高溫膠結；所述銅引線1的另一端從所述電極殼體頂蓋3中穿出；所述電極殼體頂蓋3蓋合于所述極罐的頂部并密封所述電極殼體6；所述極罐的底部與所述電極殼體底蓋9之間從上往下依次為圓盤狀的水凝膠層4、無紡布層10，所述水凝膠層4設有兩層，便于所述電極殼體底蓋9與所述電極殼體6蓋合。

根據(jù)介質環(huán)境選擇底部為滲透陶瓷層或無紡布層的電極，采用無紡布層10電極的便于與極端的介質環(huán)境接觸；電極通過水凝膠層4與外部介質接觸進行離子交換，傳遞電信號；水凝膠有一定的溶脹和收縮能力，其內部水和離子可自由流動，可承受的溫度范圍為-30℃～90℃。

優(yōu)選地，所述電極殼體為不透光的材料采用3d打印制成。所述電極殼體可承受-30℃～100℃溫度變化，可適用于不同溫度范圍的介質環(huán)境中。

優(yōu)選地，所述滲透陶瓷層8或所述無紡布層10與所述電極殼體底蓋9的中部為中空部分。便于電極與接觸介質之間的電信號傳遞。

優(yōu)選地，所述溶膠為導電銀膠；所述電極殼體頂部的銅引線1部分套設有保護塑料套2。所述保護塑料套2可長時間保護所述銅引線1不受外部環(huán)境破壞，提高電極使用長期穩(wěn)定性。

對采用本發(fā)明實施例的制備方法制得的ag/agcl固體不極化電極進行性能測定，結果如下：

1、固體不極化電極的極差電位在1mv以下；

2、固體不極化電極的0.5小時極差漂移在0.01mv以下；

3、固體不極化電極的24小時極差漂移在0.1mv以下；

4、固體不極化電極的30天極差漂移在0.2mv以下；

5、短周期30分鐘噪聲：25nv以下。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位詞是以附圖中零部件位于圖中以及零部件相互之間的位置來定義的，只是為了表達技術方案的清楚及方便。應當理解，所述方位詞的使用不應限制本申請請求保護的范圍。

在不沖突的情況下，本文中上述實施例及實施例中的特征可以相互結合。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。