電化學(xué)工作站的基本原理和應用
點(diǎn)擊次數：1771 更新時(shí)間：2022-03-03
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。
最常見(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)測試中最為常用的方法，因為電流、電壓均保持動(dòng)態(tài)的過(guò)程，才是最常見(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(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;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。
