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通常采用高純紫銅棒或銅線圈,純度一般≥99.7%,表面打磨光滑,以保證良好的電化學性能,作為電化學反應的活性物質。
溶液與晶體:容器內裝滿飽和硫酸銅溶液,內部還填充有硫酸銅晶體,通過滲透膜維持溶液濃度平衡。在電極反應中,銅離子(Cu2?)在銅棒表面得到或失去電子,形成穩定的電極電位。
外殼:多采用陶瓷罐體,也有使用 PVC、PPR、ABS 等材質的,具有良好的耐腐蝕性、密封性和一定的抗壓性,能有效保護電極內部的硫酸銅溶液不受外界環境的影響。
填包料:在陶瓷罐周圍填充有填包料,如硫酸鈉、石膏、膨潤土等,或專用參比電極回填料,如石膏粉與膨潤土按 1:1 混合,降低土壤與電極間的接觸電阻,同時保持電解液的持續滲透。
導線:采用屏蔽雙絞線,截面積≥2.5mm2,外層包裹聚乙烯絕緣層,用于將電極與測量回路連接,傳輸電位信號。
工作原理基于電化學中的能斯特方程,電極電位與溶液中相關離子的活(濃度)有關。當埋地長效硫酸銅參比電極插入土壤中時,其內部飽和硫酸銅溶液中的銅離子(Cu2?)與土壤中的離子通過多孔陶瓷發生交換。
銅棒與飽和硫酸銅溶液之間發生氧化還原反應,銅離子(Cu2?)在銅棒表面得到電子被還原為銅,或銅失去電子被氧化為銅離子,最終達到動態平衡,形成穩定的電極電位。在 25℃時,飽和硫酸銅參比電極的標準電極電位約為 + 0.316V(相對于標準氫電極,SHE)。
性能特點
電位穩定:采用特殊材料和結構設計,確保了硫酸銅的滲透以及離子交換的穩定進行,從而保證了電位的穩定性。其電位穩定性通常控制在 ±20mV 以內,即使在極化電流小于 5uA 的情況下,電位波動也小于 ±30mV。
壽命長:在適宜的環境條件下,使用壽命可達 5~10 年,甚至更久,滿足了陰極保護系統的長期監測需求。