電化學(xué)工作站主要有2大類,,單通道工作站和多通道工作站,,區(qū)別在于多通道工作站可以同時(shí)進(jìn)行多個(gè)樣品測試,,較單通道工作站有更高的測試效率,,適合大規(guī)模研發(fā)測試需要,,可以顯著的加快研發(fā)速度。
電化學(xué)工作站已經(jīng)是商品化的產(chǎn)品,,不同廠商提供的不同型號(hào)的產(chǎn)品具有不同的電化學(xué)測量技術(shù)和功能,,但基本的硬件參數(shù)指標(biāo)和軟件性能是相同的。
電化學(xué)工作站的基本原理以及應(yīng)用
1.穩(wěn)態(tài)測試:恒電流法及恒電勢法
所謂的穩(wěn)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(wěn)態(tài)測試方法,,當(dāng)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)工作站來實(shí)現(xiàn)這種條件,。通過在電化學(xué)工作站簡單地設(shè)置電流或電勢以及時(shí)間這幾個(gè)參數(shù),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(wěn)態(tài)極化曲線的測定等等,。
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(dāng)然是相對(duì)于穩(wěn)態(tài)而言的,。在一個(gè)穩(wěn)態(tài)向另一個(gè)穩(wěn)態(tài)的轉(zhuǎn)變過程中,,任意一個(gè)電極還未達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí),都處于暫態(tài)過程,,如雙電層充電過程,,電化學(xué)反應(yīng)過程以及擴(kuò)散傳質(zhì)過程等。
常見的方法要數(shù)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(jì)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(yīng)的恒定狀態(tài),。
3.伏安法:線性伏安法,循環(huán)伏安法
伏安法應(yīng)該算是電化學(xué)測試中尤為常用的方法,,因?yàn)殡娏?、電壓均保持?dòng)態(tài)的過程,才是最常見的電化學(xué)反應(yīng)過程,。一般而言,,伏安法主要有線性伏安法以及循環(huán)伏安法,兩者的區(qū)別在于,,線性伏安法“有去無回”,,而循環(huán)伏安法“從哪里出發(fā)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(yīng)的響應(yīng)狀態(tài),。同理,循環(huán)伏安法也是一樣,,只不過電壓的變化是循環(huán)的,,從起點(diǎn)到終點(diǎn)再回到起點(diǎn),。
線性伏安法使用的領(lǐng)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(huán)伏安法,主要用以探究超級(jí)電容器的儲(chǔ)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(xiàn)方法是,控制電化學(xué)系統(tǒng)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?qū)Ъ{的性能,,進(jìn)而進(jìn)行電化學(xué)系統(tǒng)的反應(yīng)機(jī)理分析及計(jì)算系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)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,。