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关于電化學工作站的原理和测试方法技术分享

發布時間:2020-04-07 點擊量:130
  電化學工作站是具有交流阻抗功能的,是一款具有交流阻抗功能的電化學工作站。多台仪器可组合为多通道款。电化学软件既包含了常用的直流和交流技术,用户也可以通过简单的拖拽建立自己的实验方法。现代化的操作界面简单易学,并且可以实时改变参数进行测试。
 
  电化学测定方法是将化学物质的变化归结为电化学反应,也就是以体系中的电位、电流或者电量作为体系中发生化学反应的量度进行测定的方法。包括电流-电位曲线的测定;電極化学反应的电位分析,電極化学反应的电量分析;对被测对象进行微量测定的极谱分析;交流阻抗测试等。
 
  1.常用的電化學測試方法技術
 
  電流分析法(也稱爲計時安培法)、差分脈沖安培法(DPA)、差分脈沖伏安法(DPV)、循環伏安法(CV)、線性掃描伏安法(LSV)、常規脈沖伏安法(NPV)、方波伏安法(SWV)等。
 
  2.電化學測試方法的優點
 
  1) 简单易行。可将一般难以测定的化学参数直接变换成容易测定的电参数加以测定。
 
  2) 灵敏度高。因为电化学反应是按法拉第定律进行的,所以,即使是微量的物质变化也可以通过容易测定到的电流或电量来进行测定。
 
  3) 实时性好。利用高精度的特点,可以检测出微反应量,并对其进行定量。

  電化學工作站的基本原理及应用
 
  1.穩態測試:恒電流法及恒電勢法
 
  所谓的稳态,即电化学参量(電極电势,电流密度,電極界面状态等)变化甚微或基本不变的状态。zui常用的稳态测试方法,当然就是恒电流法及恒电势法,故名思意,就是给电化学体系一个恒定不变的电流或者電極电势的条件。
 
  通常我们可以利用恒电位仪或者電化學工作站来实现这种条件。通过在電化學工作站简单地设置电流或电势以及时间这几个参数,就可以有效地使用这两种方法啦。该方法用的比较多的地方主要有:活性材料的电化学沉积以及金属稳态极化曲线的测定等等。
 
  2.暫態測試:控制電流階躍及控制電勢階躍法
 
  所谓的暂态,当然是相对于稳态而言的。在一个稳态向另一个稳态的转变过程中,任意一个電極还未达到稳态时,都处于暂态过程,如双电层充电过程,电化学反应过程以及扩散传质过程等。
 
  zui常見的方法要數控制電流階躍法以及控制電勢階躍法這兩種。控制電流階躍法,也叫計時電位法,即在某一時間點,電流發生突變,而在其他時間段,電流保持相應的恒定狀態。
 
  同理,控制電勢階躍法也就是計時電流法,即在某一時間點,電勢發生突變,而在其他時間段,電勢保持相應的恒定狀態。
 
  利用這種暫態的控制方法,一般可以探究一些電化學變化過程的性質,如能源存儲設備充電過程的快慢,界面的吸附或擴散作用的判斷等。計時電流法還可以用以探究電致變色材料變色性能的優劣。
 
  3.伏安法:線性伏安法,循環伏安法
 
  伏安法應該算是電化學測試中zui爲常用的方法,因爲電流、電壓均保持動態的過程,才是zui常見的電化學反應過程。一般而言,伏安法主要有線性伏安法以及循環伏安法,兩者的區別在于,線性伏安法“有去無回”,而循環伏安法“從哪裏出發就回哪去”。線性伏安法即在一定的電壓變化速率下,觀察電流相應的響應狀態。同理,循環伏安法也是一樣,只不過電壓的變化是循環的,從起點到終點再回到起點。
 
  線性伏安法使用的領域較廣,主要包括太陽能電池光電性能的測試,燃料電池等氧還原曲線的測試以及電催化中催化曲線的測試等。而循環伏安法,主要用以探究超級電容器的儲能大小及電容行爲、材料的氧化還原特性等等。
 
  4.交流阻抗法
 
  交流阻抗法的主要實現方法是,控制電化學系統的電流在小幅度的條件下隨時間變化,同時測量電勢隨時間的變化獲取阻抗或導納的性能,進而進行電化學系統的反應機理分析及計算系統的相關參數等。交流阻抗譜可以分爲電化學阻抗譜(EIS)和交流伏安法。EIS探究的是某一極化狀態下,不同頻率下的電化學阻抗性能;而交流伏安法是在某一特定頻率下,研究交流電流的振幅和相位隨時間的變化。
 
  支持的交流技術:
 
  交流阻抗(EIS)、不同參數下的交流阻抗、頻響分析;
 
  支持的充放電方法:
 
  恒電流充放電、恒電壓充放電、恒電阻放電、恒功率放電、滿功率放電、限制容量充放電、充放電期間的電化學阻抗測試、穩態電流/電壓曲線;
 
  支持的直流實驗技術:
 
  循環伏安、線性掃描、開路電位、計時電流/計時庫倫、線性掃描計時電流、計時電位、差分脈沖伏安、常規脈沖伏安、方波伏安、三角波伏安、馳豫伏安、階梯伏安、Tafel掃描、脈沖電鍍、溶出伏安。
 
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