原位紅外電化學池的密封性能直接影響實驗數據可靠性,電解液揮發不僅會改變濃度參數,還可能在光學窗口形成結晶,干擾紅外信號采集。掌握密封技術的核心要點,是維持實驗穩定性的關鍵。?
靜態密封的核心在于材料適配性。橡膠密封圈是較常用的密封元件,需根據電解液性質選擇材質:面對水系電解液,丁腈橡膠(NBR)可耐受pH 2-12的范圍;有機電解液體系則需選用氟橡膠(FKM),其對酯類、醚類溶劑的耐受性更優。密封圈截面形狀優先選擇O型(直徑3-5mm),安裝時需保證壓縮量在20%-30%之間,過度壓縮會導致密封圈變形失效,不足則無法形成有效密封。裝配時在密封圈表面涂抹少量硅脂(與電解液兼容型號),可增強密封性并減少磨損。?
動態密封技術適用于需要電極移動的場景。采用聚四氟乙烯(PTFE)材質的活塞式密封結構,配合V型組合密封圈,既能允許電極軸向微調,又能阻止電解液滲漏。活塞與腔體的配合間隙需控制在0.02-0.05mm,間隙過大會導致“泵吸效應”(移動時吸入空氣),過小則可能因摩擦產生顆粒污染。對于高壓實驗(>0.1MPa),需加裝金屬波紋管密封組件,通過波紋管的軸向伸縮實現動態密封,同時承受系統壓力。?
窗口密封是易被忽視的薄弱環節。光學窗口(石英或藍寶石)與池體的密封需采用低溫玻璃焊或金屬壓環結構:玻璃焊適用于高溫實驗(≤200℃),可形成密封;壓環密封則便于窗口更換,通過均勻擰緊圓周上的4-6顆螺絲(扭矩控制在0.5-1N?m),使窗口與池體間的銅墊片產生塑性變形實現密封。窗口內側需預留0.5mm深的導流槽,即使少量滲漏也能通過槽道回流,避免直接接觸光學表面。?

密封性能的驗證與維護不可松懈。裝配完成后應進行保壓測試:向池內注入電解液,在工作溫度下靜置30分鐘,稱重法檢測質量損失(合格標準<0.1g/h);或采用氦質譜檢漏,泄漏率需≤1×10??Pa?m³/s。實驗過程中若發現窗口出現霧狀痕跡,需立即停機檢查,可能是密封圈老化或安裝偏斜導致的微量滲漏。長期存放時,應拆解密封組件,用無水乙醇清潔后單獨存放,避免密封圈長期受壓變形。?
特殊場景的密封強化技巧:低溫實驗(<0℃)需在密封部位加裝加熱帶,防止電解液在密封圈處結晶;揮發性強的電解液(如碳酸二甲酯)體系,可采用雙重密封結構(主密封+輔助腔體抽真空),通過壓力差抑制揮發。密封技術的本質是平衡“密封性-操作性-兼容性”三者關系,合理選擇方案可使電解液揮發量控制在0.05g/h以下,為原位紅外測試提供穩定的化學環境。?