连续通入氮气的主要功能是完全脱除电解质中的氧气。通过置换溶解的氧气，您可以确保观察到的腐蚀行为是实验参数（特别是施加的电势和溶液化学性质）的直接结果，而不是不受控制的环境因素造成的。
核心要点 溶解的氧气引入了次要的、不受控制的氧化源，从而歪曲了实验数据。氮气吹扫消除了这种干扰，确保所有氧化膜的生长和溶解动力学仅由您控制的变量驱动。
脱气的物理学原理
消除氧气变量
电解质中溶解氧的存在会产生混合电势环境。氧气是一种强氧化剂，会自发地与镍铬合金表面发生反应。
如果溶液中存在氧气，它会独立于您的设备驱动腐蚀反应。氮气吹扫物理上置换这些氧气，建立一个中性基线。
消除化学干扰
您的主要参考资料指出，吹扫消除了“不受控制的化学氧化”。没有吹扫，化学氧化会与电化学氧化同时发生。
这使得无法区分哪些效应是由溶液的自然反应性引起的，哪些是由施加的电压引起的。
分离电化学动力学
控制驱动力
为了准确研究镍铬合金，反应动力学必须仅由施加的电化学势和特定的溶液化学性质驱动。
氮气吹扫创造了一个惰性气氛。这保证了驱动反应的能量来自您的恒电位仪，而不是来自大气。
阐明电压依赖性行为
镍铬合金表现出复杂的行为，这些行为会根据施加的电压而变化。
如果存在氧气，它会掩盖这些细微的电压依赖性变化。脱气对于阐明在特定电势下氧化膜如何生长和溶解的解释至关重要。
理解不当吹扫的风险
“混合电势”陷阱
如果吹扫中断或不足，氧气会立即重新进入系统。
这将导致“混合电势”，其中测得的电流是氧还原反应和金属溶解的组合。这使得关于反应动力学的数据无效。
对纯度的敏感性
使用的气体必须是高纯度氮气。
使用工业标准氮气可能会引入痕量杂质，这些杂质会与敏感的合金表面发生反应。气体的纯度与流动连续性同等重要。
确保实验数据的完整性
为保证镍铬合金腐蚀数据的有效性，请根据以下具体目标构建您的设置：
- 如果您的主要重点是基础动力学：确保在实验开始前很久就开始连续鼓泡，以达到完全脱气的稳态。
- 如果您的主要重点是氧化膜分析：在整个测试过程中保持氮气保护，以防止测试后氧化改变膜的成分。
通过严格控制大气成分，您可以将您的电池从混乱的化学容器转变为精确的测量仪器。
总结表：
| 特征 | 在腐蚀实验中的目的 | 对数据质量的影响 |
|---|---|---|
| 脱气 | 去除溶解的氧气 | 消除不受控制的二次氧化 |
| 惰性气氛 | 置换环境气体 | 确保反应仅由施加的电势驱动 |
| 连续流动 | 防止氧气重新进入 | 维持动力学的稳定、中性基线 |
| 高纯度氮气 | 最大限度地减少痕量杂质 | 防止干扰敏感合金表面 |
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参考文献
- Penghao Xiao, Brandon C. Wood. Atomic-scale understanding of oxide growth and dissolution kinetics of Ni-Cr alloys. DOI: 10.1038/s41467-024-54627-x
本文还参考了以下技术资料 Kintek Solution 知识库 .
