電化學工作站（圖1）是一種控制工作電極和參比電極之間電位差的電子儀器,。其中,，工作電極和參比電極都是電化學電解池里的組成部分。電化學工作站通過向輔助電極或?qū)﹄姌O中注入電流來控制工作電極和參比電極兩者間的電位差,。
在幾乎所有的應用中,，電化學工作站測量的都是流經(jīng)工作電極和對電極之間的電流。電化學工作站中的控制變量是電位,，測量變量是電流,。
該操作說明書是建立在您對一些電子類術(shù)語如電位，電流,，電阻,，頻率和電容等有一定了解的基礎上寫的。如果您在這方面的知識儲備有所欠缺,，我們建議您先瀏覽一下其他的基礎書籍,，例如電子學或物理學書。
電化學工作站的使用一般配套三電極的電化學電解池裝置,。
工作電極是電壓受控恒定,、電流可測量的一類電極。在很多的物理電化學實驗中,，工作電極通常采用惰性材料,，比如金，鉑或者玻碳,。在這些例子中,，工作電極僅作為表面為電化學反應的發(fā)生提供場所。
在腐蝕測試中,，工作電極是要腐蝕的金屬材料。一般來說,，工作電極不是真正我們要學習的金屬結(jié)構(gòu)本身,。而是采用一個小的樣品來代表整體結(jié)構(gòu)。這類似于使用失重試片進行測試,。工作電極可以是純金屬或者包覆后的金屬,。
對于電池，電化學工作站直接連接到電池的負極或正極,。
參比電極是用于輔助測定工作電極電位的一種電極,。參比電極應該具有已知且穩(wěn)定的電化學電勢。
實驗室常用的參比電極是飽和甘汞電極（SCE）和銀/氯化銀電極（圖2）。在野外,，常會用準參考電極（工作電極所用材料）,。
圖2 銀/氯化銀（Ag/AgCl）參比電極
對（輔助）電極是一個導體，用以完善電解池電流回路,。
實驗室用的對電極通常采用惰性材料如鉑或石墨烯,。在野外，人們也常用工作電極所用材料,。 電流自工作電極流入溶液,，從對電極流出。
所有電極浸浴在電解液（導電溶液）中,。電極,，溶液和盛裝溶液的電解池組合總成稱作電化學電解池。
Gamry公司生產(chǎn)的電化學工作站的簡化示意圖如圖3所示,。
圖3 電化學工作站的簡化示意圖
內(nèi)部電路由四個部分組成,，以下作詳細的介紹。即便你對電學不熟悉,，也可以從下面的信息中了解一二,。
在圖3中，放大器上的×1表示這是一個單位增益差分放大器,。電路的輸出電壓即為兩個輸入信號的差值,。
兩個標有Voltage和Current × Rm的圖標表示的是電壓和電流信號，該信號將傳送至系統(tǒng)用于數(shù)字化的模數(shù)轉(zhuǎn)換器,。
靜電計電路測量的是參比電極和工作電極間的電位差,。其輸出信號有兩個主要的功能：一個是可以作為電化學工作電路中的反饋信號；一個是可以用于計算測量電解池的電壓,。
理想的靜電計具有零輸入電流和無限大的阻抗,。流經(jīng)參比電極的電流會改變它的電勢。在實際應用中,，所有靜電計的輸入電流幾乎無限接近零,，因此上述的現(xiàn)象通常可以忽略,。
靜電計有兩個重要參數(shù)：帶寬和輸入阻抗,。帶寬表征的是當靜電計被一個低阻抗源驅(qū)動時，其可測得的AC頻率,。靜電計的帶寬必須高于電化學工作站中其他電子組成部分的帶寬,。
靜電計輸入電容和參比電極電阻共同組成RC濾波器。如果濾波器的時間常數(shù)太大,，它會限制靜電計的有效帶寬,，還會引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定性,。小的輸入電容可以獲得更穩(wěn)定的操作，同時增加儀器對高阻抗參比電極的耐受性,。
簡化示意圖中的電流電壓（I/E）轉(zhuǎn)換器測量的是電解池電流,。它迫使電解池電流流經(jīng)一個電流測試電阻Rm。通過Rm 上的電壓降計算出電解池的電流,。
在一些實驗中,，電解池電流變化不大。在其他的一些實驗,，如腐蝕實驗中,，電流經(jīng)常能變化到七個數(shù)量級以上。在這種情況下,，你將不能夠僅通過使用一個單獨的電阻去測量如此大范圍的電流,。我們可以將許多不同的Rm電阻自動組合接入I/E電路。這樣可以測量各種不同大小的電流,，每次測量可以依據(jù)電流大小選定合適的電阻,。I/E自動變換量程程序常用來選擇合適的電阻值。
I/E轉(zhuǎn)換器的帶寬強烈地依賴于它的敏感度,。測量小電流需要大的Rm電阻,。I/E轉(zhuǎn)換器中的離弦電容形成一個帶Rm的RC濾波器，限制了I/E的帶寬,。沒有電化學工作站能夠準確測量100kHz下的10nA電流,，因為這個電流范圍的帶寬太低了以至于無法測定100kHz的頻率。這個效應在EIS測量中非常非常重要,！
調(diào)整放大器是一個伺服放大器,。它可以將實際測得的電解池電壓與預期電壓相類比，并向電解池中灌輸電流迫使兩者相同,。
需要注意的是,，實際測得的電壓被輸入調(diào)整放大器的負輸入端。測量電壓中的正擾動將導出一個負的調(diào)整放大器輸出信號,。這個負的輸出信號將抵消原來的擾動,。這種控制線路被稱為負反饋。
在正常情況下,，電解池電壓會被控制成與信號源電壓相同,。
調(diào)整放大器的輸出都有一個極限值。以Gamry公司的Reference3000為例,，它的調(diào)整放大器輸出不會超過32V或3A。
信號電路是一個電腦控制的電壓源,。它通常是數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出信號,，其中數(shù)模轉(zhuǎn)換器將電腦生成的數(shù)值轉(zhuǎn)換成電壓。
合理地選擇編號順序可以使電腦產(chǎn)生恒壓，電壓斜升,，甚至數(shù)字電路輸出信號中的正弦波,。
當數(shù)模轉(zhuǎn)換器用于生成一個波形例如一個正弦波或者一個斜升時，波形是一個等效模擬波形的數(shù)值近似,，其中含有小的電壓階躍,。這些電壓階躍的大小受數(shù)模轉(zhuǎn)換器的分辨率的限制，比率本身將更新成新的數(shù)字,。
Gamry的電化學工作站還可作為恒電流儀和零電阻電流計使用,。當你把反饋從電壓信號模式切換到電解池電流信號時，簡化示意圖中的電化學工作站就變成了恒電流儀,。這時,，儀器控制的是電解池電流而非電解池電壓。靜電計輸出信號還可以用來測量電解池電壓,。
零電阻電流計允許你在兩電極間施加零伏電位差,。電極間的電流可以測得。零電阻電流計常被用來測量恒流腐蝕現(xiàn)象和電化學噪音,。
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