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電化學(xué)工作站的幾種應用原理分享

更新時(shí)間:2019-08-08瀏覽:2682次
電化學(xué)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(xué)交流阻抗分析儀有機地結合,既可以做三種基本功能的常規試驗,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,又能檢測體現電池反應機理的交流阻抗參數,從而完成對多種狀態(tài)下電池參數的跟蹤和分析。

電化學(xué)工作站的基本原理及應用:


1.穩態(tài)測試:恒電流法及恒電勢法

所謂的穩態(tài),即電化學(xué)參量(電極電勢,電流密度,電極界面狀態(tài)等)變化甚微或基本不變的狀態(tài)。常用的穩態(tài)測試方法,當然就是恒電流法及恒電勢法,故名思意,就是給電化學(xué)體系一個(gè)恒定不變的電流或者電極電勢的條件。

通常我們可以利用恒電位儀或者電化學(xué)工作站來(lái)實(shí)現這種條件。通過(guò)在電化學(xué)工作站簡(jiǎn)單地設置電流或電勢以及時(shí)間這幾個(gè)參數,就可以有效地使用這兩種方法啦。該方法用的比較多的地方主要有:活性材料的電化學(xué)沉積以及金屬穩態(tài)極化曲線(xiàn)的測定等等。
 

2.暫態(tài)測試:控制電流階躍及控制電勢階躍法

所謂的暫態(tài),當然是相對于穩態(tài)而言的。在一個(gè)穩態(tài)向另一個(gè)穩態(tài)的轉變過(guò)程中,任意一個(gè)電極還未達到穩態(tài)時(shí),都處于暫態(tài)過(guò)程,如雙電層充電過(guò)程,電化學(xué)反應過(guò)程以及擴散傳質(zhì)過(guò)程等。

 

常見(jiàn)的方法要數控制電流階躍法以及控制電勢階躍法這兩種??刂齐娏麟A躍法,也叫計時(shí)電位法,即在某一時(shí)間點(diǎn),電流發(fā)生突變,而在其他時(shí)間段,電流保持相應的恒定狀態(tài)。同理,控制電勢階躍法也就是計時(shí)電流法,即在某一時(shí)間點(diǎn),電勢發(fā)生突變,而在其他時(shí)間段,電勢保持相應的恒定狀態(tài)。

利用這種暫態(tài)的控制方法,一般可以探究一些電化學(xué)變化過(guò)程的性質(zhì),如能源存儲設備充電過(guò)程的快慢,界面的吸附或擴散作用的判斷等。計時(shí)電流法還可以用以探究電致變色材料變色性能的優(yōu)劣。

3.伏安法:線(xiàn)性伏安法,循環(huán)伏安法

伏安法應該算是電化學(xué)測試中常用的方法,因為電流、電壓均保持動(dòng)態(tài)的過(guò)程,才是常見(jiàn)的電化學(xué)反應過(guò)程。一般而言,伏安法主要有線(xiàn)性伏安法以及循環(huán)伏安法,兩者的區別在于,線(xiàn)性伏安法“有去無(wú)回”,而循環(huán)伏安法“從哪里出發(fā)就回哪去”。線(xiàn)性伏安法即在一定的電壓變化速率下,觀(guān)察電流相應的響應狀態(tài)。同理,循環(huán)伏安法也是一樣,只不過(guò)電壓的變化是循環(huán)的,從起點(diǎn)到終點(diǎn)再回到起點(diǎn)。

線(xiàn)性伏安法使用的領(lǐng)域較廣,主要包括太陽(yáng)能電池光電性能的測試,燃料電池等氧還原曲線(xiàn)的測試以及電催化中催化曲線(xiàn)的測試等。而循環(huán)伏安法,主要用以探究級電容器的儲能大小及電容行為、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(shí)現方法是,控制電化學(xué)系統的電流在小幅度的條件下隨時(shí)間變化,同時(shí)測量電勢隨時(shí)間的變化獲取阻抗或導納的性能,進(jìn)而進(jìn)行電化學(xué)系統的反應機理分析及計算系統的相關(guān)參數等。交流阻抗譜可以分為電化學(xué)阻抗譜(EIS)和交流伏安法。EIS探究的是某一極化狀態(tài)下,不同頻率下的電化學(xué)阻抗性能,通過(guò)EIS,我們一般可以分析出一些表面吸附作用以及離子擴散作用的貢獻分配,電化學(xué)系統的阻抗大小、頻譜特性以及電荷電子傳輸的能力強弱等等;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(shí)間的變化。
 

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