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电化学工作站原理

2017-10-19
类别:基础知识
eye 330
文章创建人 拍明
  一、电化学工作站原理- -简介

  电化学工作站,英文名称为Electrochemical workstation,全称为电化学测量系统,是用于测量电化学池内电位等电化学参数的变化并对其实现控制的一种仪器。其内部具有数字信号发生器、数据采集系统、多级信号增益、电位电流信号滤波器、IR降补偿电路、恒电流仪、恒电位仪,可完成不同情况下对某些电化学参数的测控。

  电化学工作站(Electrochemical workstation) 是电化学测量系统的简称,是电化学研究和教学常用的测量设备。其主要有2大类,单通道工作站和多通道工作站,应用于生物技术、物质的定性定量分析等。

  可直接用于超微电极上的稳态电流测量。如果与微电流放大器及屏蔽箱连接,可测量1pA或更低的电流。如果与大电流放大器连接,电流范围可拓宽为±100A。某些实验方法的时间尺度的数量级可达l0倍,动态范围极为宽广,一些工作站甚至没有时间记录的限制。可进行循环伏安法、交流阻抗法、交流伏安法、电流滴定、电位滴定等测量。工作站可以同时进行两电极、三电极及四电极的工作方式。四电极可用于液/液界面电化学测量,对于大电流或低阻抗电解池(例如电池)也十分重要,可消除由于电缆和接触电阻引起的测量误差。仪器还有外部信号输入通道,可在记录电化学信号的同时记录外部输入的电压信号,例如光谱信号,快速动力学反应信号等。这对光谱电化学,电化学动力学等实验极为方便。

  电化学工作站主要有2大类,单通道工作站和多通道工作站,区别在于多通道工作站可以同时进行多个样品测试,较单通道工作站有更高的测试效率,适合大规模研发测试需要,可以显著的加快研发速度。

  电化学工作站已经是商品化的产品,不同厂商提供的不同型号的产品具有不同的电化学测量技术和功能,但基本的硬件参数指标和软件性能是相同的。

  电化学是研究电和化学反应相互关系的科学。电和化学反应相互作用可通过电池来完成,也可利用高压静电放电来实现,二者统称电化学,后者为电化学的一个分支,称放电化学。因而电化学往往专指“电池的科学”。

电化学工作站原理.png

  二、电化学工作站原理- -分类

  电化学工作站可根据其通道个数的不同分为单通道和多通道两种,其中,单通道工作站在一定时间内只允许完成对一个样品的参数测量,而多通道工作站允许同时对多个样品进行参数测量,大大提供了其工作效率。

电化学工作站原理.png

  三、电化学工作站原理

  电化学工作站具有工作电极、辅助电极、参比电极三个电极,其中,工作电极需要被测量的未知电极;辅助电极在对工作电极的测量过程中起到辅助作用,主要用于与工作电极一起形成闭合回路;参比电极在对工作电极的测量过程中起到参考的作用,其电势是固定且已知的,因此可通过对工作电极与参比电极之间的电势差的求解来得到工作电极的电势。

  在物理化学的众多分支中,电化学是唯一以大工业为基础的学科。它的应用主要有:电解工业,其中的氯碱工业是仅次于合成氨和硫酸的无机物基础工业;铝、钠等轻金属的冶炼,铜、锌等的精炼也都用的是电解法;机械工业使用电镀、电抛光、电泳涂漆等来完成部件的表面精整;环境保护可用电渗析的方法除去氰离子、铬离子等污染物;化学电源;金属的防腐蚀问题,大部分金属腐蚀是电化学腐蚀问题;许多生命现象如肌肉运动、神经的信息传递都涉及到电化学机理。应用电化学原理发展起来的各种电化学分析法已成为实验室和工业监控的不可缺少的手段。

  四、电化学工作站原理- -应用

  电化学工作站本身可以完成某些功能,而在与微电流放大器等其他设备一起使用时,可对其完成功能进行相应的扩展,接下来我们就来看看电化学工作站到底有哪些应用吧~

  (1)可完成对超微电极的稳态电流的测量;

  (2)具有外部信号输入通道,测量参数的同时可完成对外部电压信号的记录;

  (3)与微电流放大器一起使用,可将其测量电流下限降至1pA甚至更低;

  (4)与大电流放大器一起使用,可将其测量电流范围扩展至-100A~100A;


责任编辑:Davia

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