電化學工作站是電化學測量系統(tǒng)的簡稱,它將恒電位儀、恒電流儀和電化學交流阻抗有機地結(jié)合地結(jié)合,既可以做三種基本功能的常規(guī)試驗,也可以做基于這三種基本功能的程式化試驗。在試驗中,既能檢測電池電壓、電流、容量等基本參數(shù),又能檢測體現(xiàn)電池反應機理的交流阻抗參數(shù),從而完成對多種狀態(tài)下電池參數(shù)的跟蹤和分析。
電化學體系借助于電極實現(xiàn)電能的輸入或輸出,用的最多的是三電極體系,相應的三個電極為工作電極、參比電極和輔助電極。電化學工作站通過向輔助電極或?qū)﹄姌O中注入電流來控制工作電極和參比電極兩者間的電位差。輔助電極也叫對電極,其作用是和工作電極組成一個串聯(lián)回路,只起到導電的作用,一般選用比較穩(wěn)定的材料,比如鉑或者石墨。參比電極上基本沒有電流通過,只是用于測定研究電極相對于參比電極的電極電勢,要求電勢已知且穩(wěn)定,是重現(xiàn)性好的可逆電極,常用的參比電極有飽和甘汞電極(SCE)、Ag/AgCl電極、Hg/HgO電極、Hg/Hg2SO4電極等。工作電極需要滿足三個條件:①、所研究的電化學反應不會因電極自身所發(fā)生的反應而受到影響,并且能夠在較大的電位區(qū)域中進行測定;②、電極必須不與溶劑或電解液組分發(fā)生反應;③、電極面積不宜太大,電極表面最好是均一平滑,且能夠通過簡單的方法進行表面凈化。
常用的電化學測試方法有循環(huán)伏安法、交流阻抗法、電流分析法等。交流阻抗法是控制電化學系統(tǒng)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?qū)Ъ{的性能,進而分析電化學系統(tǒng)的反應機理和計算電極的電化學參數(shù)。循環(huán)伏安法是在一定電位下測量體系的電流,得到伏安特性曲線,根據(jù)伏安特性曲線進行定性定量分析。循環(huán)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。
我們所使用的CHI700E系列是通用雙恒電位儀,可同時控制同一電解池中的兩個工作電極的電位,其典型應用是旋轉(zhuǎn)環(huán)盤電極,也能用于其它需要雙工作電極的情況下。具體應用于:①、電合成,電沉積(電捷)、陽極氧化,電解等反應機理研究;②、電化學分析研究;③、能源材料(鍵離子電池,太陽能電池,燃料動力電池和超級電容器等)、先進功能材料以及傳感器的性能研究;④、金屬材料的腐蝕行為研究與耐蝕性評價;⑤、緩蝕劑,水質(zhì)穩(wěn)定劑、涂層以及陰極保護效率的快速評價。