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            電化學工作站的基本原理和應用

            點擊次數:113 發布時間:2022-03-03
              1.穩態測試:恒電流法及恒電勢法
             
              所謂的穩態,即電化學參量(電極電勢,電流密度,電極界面狀態等)變化甚微或基本不變的狀態。常用的穩態測試方法,當然就是恒電流法及恒電勢法,故名思意,就是給電化學體系一個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工作站來實現這種條件。通過在電化學工作站簡單地設置電流或電勢以及時間這幾個參數,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:活性材料的電化學沉積以及金屬穩態極化曲線的測定等等。
             
              2.暫態測試:控制電流階躍及控制電勢階躍法
             
              所謂的暫態,當然是相對于穩態而言的。在一個穩態向另一個穩態的轉變過程中,任意一個電極還未達到穩態時,都處于暫態過程,如雙電層充電過程,電化學反應過程以及擴散傳質過程等。
             
              最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??刂齐娏麟A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最為常用的方法,因為電流、電壓均保持動態的過程,才是最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“從哪里出發就回哪去”。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。交流阻抗譜可以分為電化學阻抗譜(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。
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