電化�工作��電化學測量系�(tǒng)的簡稱,是電化學研究和教學常用的測量設備,在電池檢測中占重要地位。目前電化學工作站已�(jīng)是商品化的產(chǎn)�,不同廠商提供的不同型號的產(chǎn)品具有不同的電化學測量技術和功能,但基本的硬件參�(shù)指標和軟件性能是相同的�
電化學是研究電和化學反應相互關系的科�。電和化學反應相互作用可通過電池來完�,也可利用高壓靜電放電來實現(xiàn),二者統(tǒng)稱電化學,后者為電化學的一個分�,稱放電化學。因而電化學往往專指“電池的科學��
電池由兩個電極和電極之間的電解質(zhì)�(gòu)�,因而電化學的研究內(nèi)容應包括兩個方面:一是電解質(zhì)的研究,即電解質(zhì)�,其中包括電解質(zhì)的導電性質(zhì)、離子的傳輸性質(zhì)、參與反應離子的平衡性質(zhì)�,其中電解質(zhì)溶液的物理化學研究常稱作電解�(zhì)溶液理論;另一方面是電極的研究,即電極�,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)界面上的電化學行為。電解質(zhì)學和電極學的研究都會涉及到化學熱力學、化學動力學和物�(zhì)�(jié)�(gòu)�
1791年伽伐尼�(fā)表了金屬能使蛙腿肌肉抽縮的“動物電”現(xiàn)�,一般認為這是電化學的起源�1799年伏打在伽伐尼工作的基礎上發(fā)明了用不同的金屬片夾濕紙組成的“電堆�,即�(xiàn)今所謂“伏打堆”。這是化學電源的雛�。在直流電機�(fā)明以�,各種化學電源是能提供恒�(wěn)電流的電��1834年法拉第電解定律的發(fā)�(xiàn)為電化學奠定了定量基��
19世紀下半�,經(jīng)過赫爾姆霍茲和吉布斯的工�,賦于電池的“起電力�(今稱“電動勢�)以明確的熱力學含��1889年能斯特用熱力學導出了參與電極反應的物質(zhì)濃度與電極電勢的關系,即著名的能斯脫公式�1923年德拜和休克爾提出了人們普遍接受的強電解質(zhì)稀溶液靜電理論,大大促進了電化學在理論探討和實驗方法方面的�(fā)��
20世紀40年代以后,電化學暫態(tài)技術的應用和發(fā)�、電化學方法與光學和表面技術的�(lián)�,使人們可以研究快速和復雜的電極反�,可提供電極界面上分子的信息。電化學一直是物理化學中比較活躍的分支學科,它的發(fā)展與固體物理、催化、生命科學等學科的發(fā)展相互促�、相互滲��
在物理化學的眾多分支�,電化學是以大工�(yè)為基礎的學科。它的應用主要有:電解工�(yè),其中的氯堿工業(yè)是僅次于合成氨和硫酸的無機物基礎工業(yè);鋁、鈉等輕金屬的冶煉,�、鋅等的精煉也都用的是電解法;機械工�(yè)使用電鍍、電拋光、電泳涂漆等來完成部件的表面精整;環(huán)境保護可用電滲析的方法除去氰離子、鉻離子等污染物;化學電源;金屬的防腐蝕問題,大部分金屬腐蝕是電化學腐蝕問題;許多生命現(xiàn)象如肌肉運動、神�(jīng)的信息傳遞都涉及到電化學機理。應用電化學原理�(fā)展起來的各種電化學分析法已成為實驗室和工�(yè)�(jiān)控的不可缺少的手��
電化學工作站的特性以100BWBAS電化學工作站為例,具體分析如下:
1.�(jīng)典電化學分析測試儀器;
2.多達15種電化學測試技��
3.全自動控制參�(shù)及電��
4.控制生長滴汞電極、旋�(zhuǎn)圓盤電極等多種電化學附件�
5.多功能雙恒電位儀,雙通道同時掃描�
6.國內(nèi)用戶最多的進口電化學研究及教學儀��
7.�(nèi)置參�(shù)校正模塊�
8.全系列應用電�,可用于固定化酶研究、電解研�、電分析研究�
如下圖所示為電化學工作站的簡單模�,其�1為工作電極,2為參比電��3為對電極�
電化學工作站將一個恒電位儀、信號發(fā)生器和相應的控制軟件進行有機的結(jié)合,可以在電腦的控制下完成開路電位監(jiān)�、恒電位(流)極�、動電位(流)掃�、循�(huán)伏安、恒電位(流)方泀恒電位(流)階躍以及電化學噪聲�(jiān)測等多項測試功能。測量過程中可以根據(jù)�(shù)�(jù)實時繪圖,能對電�--電流曲線進行各種平滑和數(shù)字濾波處�,并可直接將圖形以矢量方式輸��
電化學工作站可直接用于超微電極上的穩(wěn)�(tài)電流測量,應用于電分析基礎教學科�、電池材料研究、生物化學(傳感器)、有機電合成基礎及冶�、制�、環(huán)境分析等領域的研究測�,基本可滿足所有電化學教學和科研領域的應用�
電化學工作站的介紹主要以CS系列的電化學工作站為�,其分析介紹如下�
CS系列電化學工作站由高速MCU、高精度FET集成電路組成,內(nèi)置DDS�(shù)字信號合成器、高功率恒電�/恒電流儀、雙通道相關分析器和雙通道高�16bit /高精�24bit AD�(zhuǎn)換器。能完成線性掃描循�(huán)伏安(CV�、階梯波循環(huán)伏安(SCV)、方波循�(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�(guī)脈沖伏安(DNPV)等電分析方法;還可以完成恒電流(位)極�、動電位(流)掃�、任意恒電流(位)方�,多恒電流(位)階躍、零電阻模式電化學噪聲(電偶電流)、電化學阻抗(EIS)等電化學測試等功能�
CS系列電化學工作站包括多種型號(CS120,CS150,CS300,CS330,CS310,CS350,CS360�,可用于較大電流和較高槽壓的電化學測量和應用,例如電�、電分析、腐�、電�、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;電流測量下限為10pA�
CorrTest測試軟件是CS電化學工作站的控制平�,軟件基于Windows98/ 2000/ XP操作系統(tǒng),并遵守Windows軟件設計�(guī)則,易于安裝和使�。軟件包括文件管�、實驗方法管�、多坐標圖形顯示和縮�、數(shù)�(jù)/圖形的存�/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術語保持一�,全中文菜單和界�,方便用戶的教學和科研工��
CorrTest測試軟件還具有特別針對材料和腐蝕電化學的實驗方法,包括鈍化曲線自動或人工反掃,電化學再活化法,溶液電阻(IR降)測量和補償法。Corrtest分析軟件則具有完善的�(shù)�(jù)分析功能,可對伏安曲線進行�(shù)字平�、積分、微分運�,能對極化曲線進行電化學參�(shù)解析,包括極化電阻Rp,Tafel斜率ba,bc,腐蝕電流密度icorr,腐蝕速率計算�,還可計算噪聲電阻Rn和功率譜,并可將圖形以矢量方式拷貝到Microsoft Word 文檔��
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