電化學工作站在電池檢測中占有重要地位,它將恒電位儀、恒電流儀和電化學交流阻抗分析儀有機地結(jié)合,既可以做三種基本功能的常規(guī)試驗,也可以做基于這三種基本功能的程式化試驗。在試驗中,既能檢測電池電壓、電流、容量等基本參數(shù),又能檢測體現(xiàn)電池反應機理的交流阻抗參數(shù),從而完成對多種狀態(tài)下電池參數(shù)的跟蹤和分析。
電化學工作站可以在電腦的控制下完成開路電位監(jiān)測、恒電位(流)極化、動電位(流)掃描、循環(huán)伏安、恒電位(流)方波、恒電位(流)階躍以及電化學噪聲監(jiān)測等多項測試功能。測量過程中可以根據(jù)數(shù)據(jù)實時繪圖,能對電位—電流曲線進行各種平滑和數(shù)字濾波處理,并可直接將圖形以矢量方式輸出。
電化學工作站的本質(zhì)是用于控制和監(jiān)測電化學池電流和電位以及其它電化學參數(shù)變化的儀器裝置。
一個簡單的電分析化學實驗系統(tǒng)組成:工作(研究)電極(W), 參比電極(R),輔助(對)電極 (C), 電解質(zhì)溶液,恒電勢(位)儀(potentiostat), PC計算機(接口+軟件)。
電化學測定方法是將化學物質(zhì)的變化歸結(jié)為電化學反應,也就是以體系中的電位、電流或者電量作為體系中發(fā)生化學反應的量度進行測定的方法。包括電流-電位曲線的測定;電極化學反應的電位分析,電極化學反應的電量分析;對被測對象進行微量測定的極譜分析;交流阻抗測試等。
常用的電化學測試方法技術電流分析法(也稱為計時安培法)、差分脈沖安培法(DPA)、差分脈沖伏安法(DPV)、循環(huán)伏安法(CV)、線性掃描伏安法(LSV)、常規(guī)脈沖伏安法(NPV)、方波伏安法(SWV)等。
電化學測試方法的優(yōu)點(1) 簡單易行??蓪⒁话汶y以測定的化學參數(shù)直接變換成容易測定的電參數(shù)加以測定。
(2) 靈敏度高。因為電化學反應是按法拉第定律進行的,所以,即使是微量的物質(zhì)變化也可以通過容易測定到的電流或電量來進行測定。
(3) 實時性好。利用高精度的特點,可以檢測出微反應量,并對其進行定量。
電化學工作站的基本原理及其應用交流阻抗的原理及應用交流阻抗方法是用小幅度交流信號擾動電解池,并觀察體系在穩(wěn)態(tài)時對擾動的跟隨的情況,同時測量電極的交流阻抗,進而計算電極的電化學參數(shù)。從原理上來說,阻抗測量可應用與任何物理材料,任何體系,只要該體系具有雙電極,并在該雙電極上對交流電壓具有瞬時的交流電流相應特性即可。
交流阻抗譜(EIS)在金屬表面鈍化方面的應用:要確定某鈍化工藝中Fe2+濃度對鈍化效果的影響,可以在不同的Fe2+濃度下測試出交流阻抗曲線,從中篩選出最合適的工況。表明濃度1比濃度2、濃度3的成膜工藝要好,因此可以選擇濃度1作為該參數(shù)的最佳條件。
雙氧化鈍化工藝中,在不同F(xiàn)e2+濃度下的交流阻抗曲線
循環(huán)伏安法是在一定電位下測量體系的電流,得到伏安特性曲線。根據(jù)伏安特性曲線進行定性定量分析。如果施加的電位為等腰三角形的形式加在工作電極上,得到的電流電壓曲線包括兩個分支,如果前半部分電位向陰極方向掃描,產(chǎn)生還原波,那么后半部分電位向陽極方向掃描時,便產(chǎn)生氧化波,該法稱為循環(huán)伏安法。如果電活性物質(zhì)可逆性差,則氧化波與還原波的高度就不同,對稱性也較差。
從圖中可以看出氧化還原峰很對稱,陰極峰電流與陽極峰電流近似相等,且隨著掃描速率的增加,兩峰均沒發(fā)生位移只是峰高增大。這些說明[IrC16 ] 2-與[IrCl6 ]3- 之間的氧化還原反應屬于可逆反應。
0.5mol/L [IrC16 ] 2-在1.0 mol/L HCl溶液中的CV曲線
電偶電流曲線上的電偶電流的大小實際上反映的是瞬間的電路板表面所鍍的金屬沉積的速度,也就是直接反映反應的速度。
銅-錫電偶電流隨時間變化曲線
電化學工作站的其它應用電化學工作站本身可以完成某些功能,而在與微電流放大器等其他設備一起使用時,可對其完成功能進行相應的擴展,接下來我們就來看看電化學工作站還有哪些應用吧。
(1)可完成對超微電極的穩(wěn)態(tài)電流的測量;
(2)具有外部信號輸入通道,測量參數(shù)的同時可完成對外部電壓信號的記錄;
(3)與微電流放大器一起使用,可將其測量電流下限降至1pA甚至更低;
(4)與大電流放大器一起使用,可將其測量電流范圍擴展至-100A~100A。
電化學工作站是電化學測量系統(tǒng)的簡稱,是電化學研究和教學中重要的測量設備,電化學工作站的本質(zhì)是用于控制和監(jiān)測電化學池中的電流、電位及其它電化學參數(shù)變化的儀器設備。
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儀器分析是采用儀器通過測定某些物理化學性質(zhì)的變化以確定待測物質(zhì)組成、含量、結(jié)構(gòu)等信息的分析方法。儀器的采用,大大提高了科學研究和工業(yè)生產(chǎn)中對物質(zhì)定性定量研究的準確性和速度,同時也刺激了科研和工業(yè)對儀器性能和功能的要求。
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