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電化學(xué)中的交流阻抗系統(tǒng),你知道多少?

更新時(shí)間:2020-04-07瀏覽:4855次
  交流阻抗系統(tǒng)是電化學(xué)工作站的一大工作原理,在使用電化學(xué)工作站時(shí),很多的實(shí)驗(yàn)工作都會(huì)牽涉到交流阻抗法,那么交流阻抗法到底是什么?它的實(shí)現(xiàn)原理和工作方法是什么?下面讓我們來了解一下。
 
  交流抗阻
 
  交流阻抗也叫做電化學(xué)阻抗譜(ElectrochemicalImpedanceSpectroscopy,簡(jiǎn)寫為EIS),早期的電化學(xué)文獻(xiàn)中稱為交流阻抗(ACImpedance)。阻抗測(cè)量原本是電學(xué)中研究線性電路網(wǎng)絡(luò)頻率響應(yīng)特性的一種方法,引用到研究電極過程,成了電化學(xué)研究中的一種實(shí)驗(yàn)方法。
 
  交流抗阻法的原理與實(shí)現(xiàn)方法
 
  交流阻抗法(alternatingcurrentimpedance,ACimpedance)阻抗測(cè)量原本是電學(xué)中研究線性電路網(wǎng)絡(luò)頻率響應(yīng)特性的一種方法,引用到研究電極過程,成為電化學(xué)研究中的一種實(shí)驗(yàn)方法。控制通過電化學(xué)系統(tǒng)的電流或電勢(shì)在小振幅的條件下隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化,同時(shí)測(cè)量相應(yīng)的系統(tǒng)電勢(shì)或電流隨時(shí)間的變化,此時(shí)電極系統(tǒng)的頻響函數(shù)就是電化學(xué)阻抗。通過阻抗可以分析電化學(xué)系統(tǒng)的反應(yīng)機(jī)理、計(jì)算系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)。交流阻抗法是一種以小振幅的正弦波電位(或電流)為擾動(dòng)信號(hào),益加在外加直流電壓,并作用于電解池,通過測(cè)童系統(tǒng)在較寬頻率范圍的阻抗譜,獲得研究體系相關(guān)動(dòng)力學(xué)信息及電極界面結(jié)構(gòu)信息的電化學(xué)測(cè)量方法。對(duì)于一個(gè)電解池系統(tǒng),當(dāng)在電極兩端施加一定電壓時(shí),陰陽極會(huì)構(gòu)成一個(gè)回路,在這個(gè)回路中,電子和離子的傳遞受到一定的阻力的作用,包括:溶液的阻力,電極的阻力。而這些阻力正好可以用電阻R進(jìn)行表征。再者,在電極和溶液界面上,兩相中的剩余電荷會(huì)引起靜電相互作用,以及電極表面與溶液中的各種粒子(溶劑分子、溶劑化了的離子和分子等)的相互作用。
 
  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(cè)量電勢(shì)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。
 
  交流抗阻法的作用與應(yīng)用
 
  由于采用小幅度的正弦電勢(shì)信號(hào)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行微擾,電極上交替出現(xiàn)陽極和陰極過程,二者作用相反,因此,即使擾動(dòng)信號(hào)長(zhǎng)時(shí)間作用于電極,也不會(huì)導(dǎo)*化現(xiàn)象的積累性發(fā)展和電極表面狀態(tài)的積累性變化。因此EIS是一種“準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)方法”。通過EIS,我們一般可以分析出一些表面吸附作用以及離子擴(kuò)散作用的貢獻(xiàn)分配,電化學(xué)系統(tǒng)的阻抗大小、頻譜特性以及電荷電子傳輸?shù)哪芰?qiáng)弱等等。
 
  在高精度交流阻抗系統(tǒng)、各類電化學(xué)工作站中都應(yīng)用了交流抗阻法來實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)供電等功能。
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