電化學工作站的基本原理和應用

更新時間：2022-03-03

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　　1.穩態測試：恒電流法及恒電勢法

　　所謂的穩態，即電化學參量(電極電勢，電流密度，電極界面狀態等)變化甚微或基本不變的狀態。常用的穩態測試方法，當然就是恒電流法及恒電勢法，故名思意，就是給電化學體系一個恒定不變的電流或者電極電勢的條件。

　　通常我們可以利用恒電位儀或者電化學工作站來實現這種條件。通過在電化學工作站簡單地設置電流或電勢以及時間這幾個參數，就可以有效地使用這兩種方法啦。該方法用的比較多的地方主要有：活性材料的電化學沉積以及金屬穩態極化曲線的測定等等。

　　2.暫態測試：控制電流階躍及控制電勢階躍法

　　所謂的暫態，當然是相對于穩態而言的。在一個穩態向另一個穩態的轉變過程中，任意一個電極還未達到穩態時，都處于暫態過程，如雙電層充電過程，電化學反應過程以及擴散傳質過程等。

　　最常見的方法要數控制電流階躍法以及控制電勢階躍法這兩種。控制電流階躍法，也叫計時電位法，即在某一時間點，電流發生突變，而在其他時間段，電流保持相應的恒定狀態。

　　同理，控制電勢階躍法也就是計時電流法，即在某一時間點，電勢發生突變，而在其他時間段，電勢保持相應的恒定狀態。

　　利用這種暫態的控制方法，一般可以探究一些電化學變化過程的性質，如能源存儲設備充電過程的快慢，界面的吸附或擴散作用的判斷等。計時電流法還可以用以探究電致變色材料變色性能的優劣。

　　3.伏安法：線性伏安法，循環伏安法

　　伏安法應該算是電化學測試中最為常用的方法，因為電流、電壓均保持動態的過程，才是最常見的電化學反應過程。一般而言，伏安法主要有線性伏安法以及循環伏安法，兩者的區別在于，線性伏安法“有去無回”，而循環伏安法“從哪里出發就回哪去”。線性伏安法即在一定的電壓變化速率下，觀察電流相應的響應狀態。同理，循環伏安法也是一樣，只不過電壓的變化是循環的，從起點到終點再回到起點。

　　線性伏安法使用的領域較廣，主要包括太陽能電池光電性能的測試，燃料電池等氧還原曲線的測試以及電催化中催化曲線的測試等。而循環伏安法，主要用以探究超級電容器的儲能大小及電容行為、材料的氧化還原特性等等。

　　4.交流阻抗法

　　交流阻抗法的主要實現方法是，控制電化學系統的電流在小幅度的條件下隨時間變化，同時測量電勢隨時間的變化獲取阻抗或導納的性能，進而進行電化學系統的反應機理分析及計算系統的相關參數等。交流阻抗譜可以分為電化學阻抗譜(EIS)和交流伏安法。EIS探究的是某一極化狀態下，不同頻率下的電化學阻抗性能;而交流伏安法是在某一特定頻率下，研究交流電流的振幅和相位隨時間的變化。

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