電化學(xué)是研究電和化學(xué)反應(yīng)相互關(guān)系的科學(xué),。電和化學(xué)反應(yīng)相互作用可通過(guò)電池來(lái)完成,也可利用高壓靜電放電來(lái)實(shí)現(xiàn),二者統(tǒng)稱電化學(xué),后者為電化學(xué)的一個(gè)分支,,稱放電化學(xué)。因而電化學(xué)往往專指“電池的科學(xué)”,。
電池由兩個(gè)電極和電極之間的電解質(zhì)構(gòu)成,,因而電化學(xué)的研究?jī)?nèi)容應(yīng)包括兩個(gè)方面:一是電解質(zhì)的研究,即電解質(zhì)學(xué),,其中包括電解質(zhì)的導(dǎo)電性質(zhì),、離子的傳輸性質(zhì)、參與反應(yīng)離子的平衡性質(zhì)等,,其中電解質(zhì)溶液的物理化學(xué)研究常稱作電解質(zhì)溶液理論;另一方面是電極的研究,,即電極學(xué),,其中包括電極的平衡性質(zhì)和通電后的極化性質(zhì),,也就是電極和電解質(zhì)界面上的電化學(xué)行為。電解質(zhì)學(xué)和電極學(xué)的研究都會(huì)涉及到化學(xué)熱力學(xué),、化學(xué)動(dòng)力學(xué)和物質(zhì)結(jié)構(gòu),。
1791年伽伐尼發(fā)表了金屬能使蛙腿肌肉抽縮的“動(dòng)物電”現(xiàn)象,一般認(rèn)為這是電化學(xué)的起源,。1799年伏打在伽伐尼工作的基礎(chǔ)上發(fā)明了用不同的金屬片夾濕紙組成的“電堆”,,即現(xiàn)今所謂“伏打堆”。這是化學(xué)電源的雛型,。在直流電機(jī)發(fā)明以前,,各種化學(xué)電源是*能提供恒穩(wěn)電流的電源。1834年法拉第電解定律的發(fā)現(xiàn)為電化學(xué)奠定了定量基礎(chǔ),。
19世紀(jì)下半葉,,經(jīng)過(guò)赫爾姆霍茲和吉布斯的工作,賦于電池的“起電力”(今稱“電動(dòng)勢(shì)”)以明確的熱力學(xué)含義,;1889年能斯特用熱力學(xué)導(dǎo)出了參與電極反應(yīng)的物質(zhì)濃度與電極電勢(shì)的關(guān)系,,即的能斯脫公式;1923年德拜和休克爾提出了人們普遍接受的強(qiáng)電解質(zhì)稀溶液靜電理論,,大大促進(jìn)了電化學(xué)在理論探討和實(shí)驗(yàn)方法方面的發(fā)展,。
20世紀(jì)40年代以后,電化學(xué)暫態(tài)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展,、電化學(xué)方法與光學(xué)和表面技術(shù)的聯(lián)用,,使人們可以研究快速和復(fù)雜的電極反應(yīng),可提供電極界面上分子的信息,。電化學(xué)一直是物理化學(xué)中比較活躍的分支學(xué)科,,它的發(fā)展與固體物理、催化,、生命科學(xué)等學(xué)科的發(fā)展相互促進(jìn),、相互滲透。
在物理化學(xué)的眾多分支中,,電化學(xué)是*以大工業(yè)為基礎(chǔ)的學(xué)科,。它的應(yīng)用主要有:電解工業(yè),其中的氯堿工業(yè)是僅次于合成氨和硫酸的無(wú)機(jī)物基礎(chǔ)工業(yè),;鋁,、鈉等輕金屬的冶煉,銅,、鋅等的精煉也都用的是電解法,;機(jī)械工業(yè)使用電鍍、電拋光,、電泳涂漆等來(lái)完成部件的表面精整,;環(huán)境保護(hù)可用電滲析的方法除去氰離子,、鉻離子等污染物;化學(xué)電源,;金屬的防腐蝕問(wèn)題,,大部分金屬腐蝕是電化學(xué)腐蝕問(wèn)題;許多生命現(xiàn)象如肌肉運(yùn)動(dòng),、神經(jīng)的信息傳遞都涉及到電化學(xué)機(jī)理,。應(yīng)用電化學(xué)原理發(fā)展起來(lái)的各種電化學(xué)分析法已成為實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)監(jiān)控的*的手段。
CS系列電化學(xué)工作站由高速M(fèi)CU,、高精度FET集成電路組成,,內(nèi)置DDS數(shù)字信號(hào)合成器、高功率恒電位/恒電流儀,、雙通道相關(guān)分析器和雙通道高速16bit/高精度24bitAD轉(zhuǎn)換器,。能完成線性掃描循環(huán)伏安(CV)、階梯波循環(huán)伏安(SCV),、方波循環(huán)伏安(SWV),、差分脈沖伏安(DPV)和常規(guī)脈沖伏安(NPV)以及差分常規(guī)脈沖伏安(DNPV)等電分析方法;還可以完成恒電流(位)極化,、動(dòng)電位(流)掃描,、任意恒電流(位)方波,多恒電流(位)階躍,、零電阻模式電化學(xué)噪聲(電偶電流),、電化學(xué)阻抗(EIS)等電化學(xué)測(cè)試等功能。
CS系列電化學(xué)工作站包括多種型號(hào)(CS120,,CS150,,CS300,CS330,,CS310,,CS350,CS360),,可用于較大電流和較高槽壓的電化學(xué)測(cè)量和應(yīng)用,,例如電池、電分析,、腐蝕,、電解、電鍍等,。儀器的電流輸出范圍為±2A,,槽壓為±21V。電壓控制范圍:±10V;電流控制范圍:±2.0A,;電流測(cè)量下限為10pA,。
CorrTest測(cè)試軟件是CS電化學(xué)工作站的控制平臺(tái),軟件基于Windows98/2000/XP操作系統(tǒng),,并遵守Windows軟件設(shè)計(jì)規(guī)則,易于安裝和使用,。軟件包括文件管理,、實(shí)驗(yàn)方法管理、多坐標(biāo)圖形顯示和縮放,、數(shù)據(jù)/圖形的存貯/打印以及交互式幫助等,。軟件具有良好的用戶界面,命令窗口所用的詞匯與通用的電化學(xué)術(shù)語(yǔ)保持一致,,全中文菜單和界面,,方便用戶的教學(xué)和科研工作。
CorrTest測(cè)試軟件還具有特別針對(duì)材料和腐蝕電化學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法,,包括鈍化曲線自動(dòng)或人工反掃,,電化學(xué)再活化法,溶液電阻(IR降)測(cè)量和補(bǔ)償法,。Corrtest分析軟件則具有完善的數(shù)據(jù)分析功能,,可對(duì)伏安曲線進(jìn)行數(shù)字平滑、積分,、微分運(yùn)算,,能對(duì)極化曲線進(jìn)行電化學(xué)參數(shù)解析,包括極化電阻Rp,,Tafel斜率ba,,bc,腐蝕電流密度icorr,,腐蝕速率計(jì)算等,,還可計(jì)算噪聲s電阻Rn和功率譜,并可將圖形以矢量方式拷貝到MicrosoftWord文檔中,。