RRDE 系統架設流程

實驗中所利用之電化學測試以 RRDE 系統搭配雙恆電位儀(CHI Model 704 A)進行，RRDE 系統於充滿氬氣氣氛的手套箱(Glovebox GBJF080)中組裝，系統由轉速控制器控制轉速，2 個工作電極組裝於

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旋轉軸承上，待測電解液放於四頸瓶中，其餘相對電極與參考電極架 設於瓶上接口，系統如圖 3-2 所示。以下將依序介紹電極前處理、手 套箱實驗前乾淨處理以及 RRDE 系統組裝三個部分。

圖 3-2 RRDE 示意圖

3.3.3.1 電極前處理

RRDE 系統中所使用到的電極有工作電極(working electrode)、

相對電極(counter electrode)、參考電極(reference electrode)，以下將分 別介紹這三部分：

I. 工作電極(working electrode)：實驗所使用之工作電極為可拆式旋 轉環盤電極(PINE AFE6R1PT)，電極包含可拆式玻璃碳圓盤電極 (直徑：0.5 公分)以及固定式白金圓環電極(內徑：0.65 公分，外 徑：0.75 公分)兩部分。為使電極表面平整，電極使用前需要先 後以尼龍拋光布以及細絨毛拋光布搭配研磨液(0.05 μm 的氧化鋁 粉溶液)進行研磨，兩種拋光布的研磨方式相同，將研磨液滴上拋

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光布後將電極以畫圈方式進行研磨(順時針、逆時針方向交替研 磨)，電極呈現光亮無刮痕後使用二次去離子水將殘留於表面氧化 鋁粉清洗乾淨，完成後玻璃碳圓盤電極以 100 ᵒC 真空乾燥隔夜後 送入實驗手套箱備用，白金圓環電極則風乾後送入手套箱，電極 於手套箱中組裝。

II. 相對電極(counter electrode)：實驗使用白金絲(Pt wire)為相對電極。

進行實驗前白金絲需先以細絨布擦拭至光亮，並以清水、丙酮洗 淨，放置乾燥後即可以使用。

III. 參考電極(reference electrode)：本實驗參考電極為日本 BAS 公司 所生產非水溶媒系參照電極(Ag/Ag⁺)，組裝方式為在手套箱中將 濃度 0.01 M AgNO3與 0.1 M TBAPF6的 MeCN 溶液填入一底部為 多孔分子篩的管柱內，最後再將含有管柱蓋子的銀線浸泡至溶液 中密封存放，為確保管柱底部多孔分子篩能完全通透，配置好後 須將含銀線的玻璃管柱浸泡於溶液中 24 小時以上才可使用。因 為實驗測試的電位需要以鋰金屬電位表示，故在進行實驗前需額 外取鋰金屬進行電位差測試，測試方式如下：雙恆電位儀設置開 路電壓對時間模式，將參考電極夾在工作電極位置，鋰金屬夾在 相對電極上進行測試，時間設置 30 分鐘，觀察開路電壓對時間 關係，若在時間流動下電位差異不大，則將此電位差視為參考電

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極對鋰的電位差。

3.3.3.2 手套箱實驗前乾淨處理

進行 RRDE 系統下的電化學測試需要維持無水及部分時間無氧 (測試背景值情況下)，故需要使用 Glovebox GBJF080 來進行實驗。

因為此手套箱並無純化系統維持環境，為確保手套箱氣氛為低水氧值 的氬氣氣氛，測試前，手套箱必須要先以氬氣(純度：99.999 %)進行 環境乾淨處理，處理流程如下：將手套箱充入、排出氬氣三次(充入 氬氣後維持 30 分鐘後換氣)，接著以小流量氣體持續充放氣 1 小時後 才開始進行實驗。

為確認換氣流程是否成功將手套箱水氧值降低，換氣完成後，

會進行一燈泡實驗進行確認，實驗流程如下：將事先送入的小燈泡玻 璃敲破(需確認燈絲並無毀損才可使用)，使其在手套箱環境下直接進 行放光，若燈泡可以維持 20 秒以上則代表手套箱目前環境可以使 用。

3.3.3.3 RRDE 系統組裝

完成上述前處理後，將實驗所需器材(含有 PEEK 扣環的四頸瓶、

旋轉環盤電極、測試用電解液、相對電極、參考電極)送入手套箱中，

組裝過程如下：於軸承裝上旋轉環盤電極(此軸承由轉速控制器控制

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轉速)，將相對電極與參考電極固定至四頸瓶上，滴入電解液至高於 電極表面(大約 15 mL)，接上氧氣流通管線即完成裝系統架設，裝置 如圖 3-3 所示。

圖 3-3 RRDE 裝置圖