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有機(jī)涂層的電化學(xué)阻抗譜
本文由 美國(guó)Gamry電化學(xué) 整理匯編
2024-09-18 14:38 585閱讀次數(shù)
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我的所有阻抗圖譜看上去都一樣！
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有機(jī)涂層的電化學(xué)阻抗譜 我的所有阻抗圖譜看上去都一樣！
這樣的抱怨非常普遍。
“我是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的高分子化學(xué)家。我嘗SY電化學(xué)阻抗法來(lái)預(yù)測(cè)涂層的耐腐蝕性能。我記錄許多阻抗數(shù)據(jù)。盡管我在涂層配方中做了改變，幾乎所有的圖譜都一樣。顯然，我不能用這些結(jié)果去評(píng)價(jià)我的涂層行為。這是怎么回事？”
對(duì)于這樣的抱怨，有兩種常見的原因：
涂層質(zhì)量很好，EIS數(shù)據(jù)重現(xiàn)性非常好
你試圖做的測(cè)試超出了電化學(xué)工作站阻抗系統(tǒng)的能力范圍
第二種原因可能性更大。實(shí)際你在測(cè)試儀器的性能，而不是涂層的性能。
這篇應(yīng)用報(bào)告將會(huì)探討電化學(xué)工作站對(duì)涂層阻抗測(cè)試的影響。所有例子都是用Gamry電化學(xué)儀器，但是容適用任何電化學(xué)工作站的阻抗系統(tǒng)。
本報(bào)告Z后提出一些具體建議，解析難以測(cè)試的涂層體系的阻抗圖譜。[詳細(xì)]
2024-09-18 14:38
應(yīng)用文章
電化學(xué)阻抗研究有機(jī)涂層 IntroductionAllMyImpedanceSpectraLooktheSame!"I’manexperiencedpolymerchemist.I’mtryingtouseElectrochemicalImpedanceSpectroscopy(EIS)topredictthecorrosionresistantpropertiesofpaints.I’verecordedmanyEISspectraonpaintedmetalsamplesimmersedinelectrolyte.All(ormost)ofthesespectralookthesame,regardlessofthechangesthatImakesinmypaintformulation.Iobviouslycannotusetheresultstoevaluatepaintperformance.What’sgoingon?"Therearetwocommoncausesforthiscomplaint:1.YouhaveaveryhighqualitypaintthatgivesveryreproducibleEISspectra.2.YouareattemptingtomakemeasurementsthatarebeyondthecapabilitiesofthepotentiostatinyourEISsystem.Thesecondcauseismorecommon.Thespectralookthesamebecauseyouaremeasuringthecharacteristicsofyourpotentiostat,notthoseofthepaint.TherestofthisapplicationnotedescribestheeffectsthatapotentiostatcanhaveonEISmeasurementsofcoatedmetals.GamryInstrumentpotentiostatswillbeusedasexamples,butthediscussionwillapplytoEISsystemsbuiltaroundanypotentiostat.ThisnoteconcludeswithsomespecificrecommendationsforgettingmeaningfulEISspectraoncoatingsystemsthataredifficulttomeasure.BackgroundIfyouarenotveryknowledgeableconcerningelectrochemicalinstrumentation,readthroughourPrimeronPotentiostats.ThisPrimerwillintroducetheterminologyusedintalkingaboutpotentiostatsandsomepotentiostatconceptsthatareusedintheremainderofthisapplicationnote.YouwillalsoneedabasicunderstandingofEIStofollowthediscussioninthisnote.ExperiencedEISusers首ldhavenoproblemswiththelevelofthediscussion.Ifyouarelessexperiencedoryouwanttobrushuponyourbasics,readthroughourBasicsofElectrochemicalImpedanceSpectroscopyforaprimeronEIStheoryandpractice.[詳細(xì)]
2018-08-30 10:00
產(chǎn)品樣冊(cè)
涂層金屬材料的電化學(xué)阻抗譜 純電容性涂層的阻抗行為在我們EIS系列白皮書的第三部分已經(jīng)討論了。大多數(shù)涂料會(huì)隨著時(shí)間降解，引起更加復(fù)雜的表現(xiàn)。經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間，水會(huì)穿透涂層并在涂層下形成一個(gè)新的液體/金屬界面。腐蝕現(xiàn)象
會(huì)在這個(gè)新界面處發(fā)生。涂層金屬的阻抗得到了廣泛的研究。失效涂層阻抗數(shù)據(jù)的解釋是非常復(fù)雜的，所以本文僅討論圖22所示的簡(jiǎn)單等效電路。即便是這個(gè)簡(jiǎn)單模型在文獻(xiàn)中也有一些爭(zhēng)議。研究人員對(duì)發(fā)生在電解池中的物理過(guò)程的阻抗分配沒(méi)有達(dá)成一致。因此，下文中的討論只是這個(gè)模型眾多解釋中的一種。
Gamry的科學(xué)家們?cè)贘CT CoatingsTech（www.coatingstech.org）發(fā)表了三篇關(guān)于有機(jī)涂層EIS評(píng)估的文章：
? Fundamentals of Electrochemical Impedance Spectroscopy, August 2004.
? Application of EIS to Coatings, October 2004.
? Protocols for Testing Coatings with EIS, February 2005.[詳細(xì)]
2020-03-25 09:43
期刊論文
電化學(xué)阻抗譜-基礎(chǔ)知識(shí) Electrochemicalimpedancespectroscopy(EIS)isapowerfultechniquethatutilizesasmallamplitude,alternatingcurrent(AC)signaltoprobetheimpedancecharacteristicsofacell.TheACsignalisscannedoverawiderangeoffrequenciestogenerateanimpedancespectrumfortheelectrochemicalcellundertest.EISdiffersfromdirectcurrent(DC)techniquesinthatitallowsthestudyofcapacitive,inductive,anddiffusionprocessestakingplaceintheelectrochemicalcell.ThetheorybehindEISismorecomplexthanDCtechniques,soit’sadvisedtohaveabasicunderstandingoftheunderlyingprinciplesbeforebeginning.EIShasfarreachingapplicationsincludingcoatings,batteries,fuelcells,photovoltaics,sensors,andbiochemistry.ThisguidewillfocusontheapplicationoftheEIStechniqueforanalyzingthecorrosionperformanceofcoatedaluminumpanel.Knowledgeoftheelectrochemicalsystembeinginvestigatedisalsousefulbeforebeginning.Withabasicunderstandingofthesystemitcanbeknownifthepotentiostatwillbeabletogatherthedesiredinformation,andifthedatacollectedmeetsaccuracyrequirements.[詳細(xì)]
2018-08-30 10:00
產(chǎn)品樣冊(cè)
電化學(xué)阻抗譜原理 大家?guī)缀醵贾离娮璧母拍?。它是指在電路中?duì)電流阻礙作用的大小。歐姆定律（式1）定義了電阻是電壓和電流的比值。
(1)歐姆定律的應(yīng)用于只有一個(gè)電路元件—理想電阻。理想電阻有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
? 在任何電流和電位水平下都要遵循歐姆定律。
? 電阻值大小與頻率無(wú)關(guān)
? 交流電的電流和電位信號(hào)通過(guò)電阻器的相位相同。
然而現(xiàn)實(shí)中的電路元件展現(xiàn)的特性要更加復(fù)雜。這些迫使我們摒棄簡(jiǎn)單的電阻概念，轉(zhuǎn)而用更加常見的電路參數(shù)—阻抗來(lái)替代。與電阻相同的是，阻抗也是表示電流阻力大小的方法，不同的是，它不受上述所列特點(diǎn)的限制。電化學(xué)阻抗是通過(guò)在電路上施加交流電位，測(cè)量電流得到的。假設(shè)施加正弦波電位激發(fā)信號(hào)，對(duì)應(yīng)此電位響應(yīng)的是交流電流信號(hào)。此電流信號(hào)可用正弦方程的總和來(lái)分析（傅里葉級(jí)數(shù)）。電化學(xué)阻抗通常用很小的激發(fā)信號(hào)測(cè)得。因此，電極的響應(yīng)是非線性的。在線性（或非線性）系統(tǒng)中，對(duì)應(yīng)正弦波電位信號(hào)響應(yīng)的電流在同樣頻率也是正弦波信號(hào)，除了相位有所移動(dòng)（見圖一）。更多細(xì)節(jié)將會(huì)在以后內(nèi)容中描述。[詳細(xì)]
2024-09-26 17:50
應(yīng)用文章
電化學(xué)阻抗譜基礎(chǔ) 電化學(xué)工作站,電化學(xué),恒電位儀,電化學(xué)阻抗譜基礎(chǔ)[詳細(xì)]
2024-09-11 17:41
產(chǎn)品樣冊(cè)
電化學(xué)阻抗譜簡(jiǎn)要介紹 IntroductionElectrochemicalImpedanceSpectroscopy(EIS)isanelectrochemicaltechniquewithapplicationsincorrosion,biosensors,batterydevelopment,fuelcelldevelopment,paintcharacterization,sensordevelopment,andphysicalelectrochemistry.EIScanevenbeusedtotestthefreshnessoffish!(J.FoodScience,65,780(2000))ThereasonforthispopularityisthehighinformationcontentofEIS.EISprovidesamorethoroughunderstandingofanelectrochemicalsystemthananyotherelectrochemicaltechnique.WhyisEISsopowerful?BecausetheEISexperimentinvolvestheapplicationofasinusoidalelectrochemicalpertubation(potentialorcurrent)tothesamplethatcoversawiderangeoffrequencies.Thismulti-frequencyexcitationallows(1)themeasurementofseveralelectrochemicalreactionsthattakeplaceatdifferentratesand(2)themeasurementofthecapacitanceoftheelectrode.ForanexcellentintroductiontoEIS,seeourBasicsofEISApplicationNote.TheReferenceSectionattheendoftheEISApplicationNotecontainsadditionalmaterialthatwillbeusefultoyou.IfyouhaveanyquestionsonEIS,you'llfindthatyourfriendsatGamryareawealthofinformation.Calloursupportteamifyou'dlikediscussthetheoryortheapplicationsofEIS.[詳細(xì)]
2018-08-30 10:00
產(chǎn)品樣冊(cè)
電化學(xué)阻抗譜 **部分：基礎(chǔ)理論 什么是電化學(xué)阻抗譜？電化學(xué)阻抗譜是一個(gè)強(qiáng)大的分析工具，使用可自動(dòng)化的多個(gè)參數(shù)模擬真實(shí)世界的電化學(xué)行為，提供一個(gè)測(cè)量和驗(yàn)證體系。GamryZxin設(shè)計(jì)的應(yīng)用參考指南，包含電化學(xué)阻抗譜的基礎(chǔ)知識(shí)，涉及概念，公式和數(shù)據(jù)演示，物理電化學(xué)原理及等效電路元件分析，您將了解到更多關(guān)于電阻、電容和擴(kuò)散的核心概念，加深對(duì)于EIS的了解。[詳細(xì)]
2018-08-30 10:00
產(chǎn)品樣冊(cè)
電化學(xué)阻抗譜-等效電路元件 溶液電阻是影響電化學(xué)測(cè)試系統(tǒng)阻抗的顯著原因。帶有三電極的恒電位儀補(bǔ)償了對(duì)電極和參比電極之間的溶液電阻。然而，在測(cè)試時(shí)，參比電極與工作電極之間的溶液電阻也要考慮......[詳細(xì)]
2024-09-27 07:02
應(yīng)用文章
低阻抗鋰離子電池的電化學(xué)阻抗譜測(cè)試 電化學(xué)阻抗譜（EIS）是獲取電化學(xué)系統(tǒng)信息的一種強(qiáng)有力的測(cè)試方法。它常常被應(yīng)用在測(cè)試新型的能源轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)類電化學(xué)器件（ECS），包括電池，燃料電池和超級(jí)電容器。EIS可以被用到新設(shè)備發(fā)展的各個(gè)階段，一直從半電解池反應(yīng)的機(jī)理和動(dòng)力學(xué)初始評(píng)估到電池包的質(zhì)量控制。
ECS器件在高功率應(yīng)用（例如電動(dòng)汽車）中使用量的增加引導(dǎo)我們發(fā)展更多具有較低阻抗的設(shè)備。不幸的是，現(xiàn)代ECS器件的阻抗常常太低了，以至于實(shí)驗(yàn)室EIS系統(tǒng)無(wú)法輕易地或者準(zhǔn)確地測(cè)量到。大多數(shù)商業(yè)EIS系統(tǒng)在阻抗低于0.1Ω時(shí)測(cè)試效果不好。
該技術(shù)報(bào)告采用GAMRY儀器在一個(gè)鋰離子二次電池上進(jìn)行了一系列EIS測(cè)試，其中鋰離子電池在1kHz下的阻抗低于500 μΩ。文中列舉了一些特別技巧，可以用來(lái)提高這個(gè)困難測(cè)試的極ng確度和頻率范圍。
如果您剛開始接觸EIS，**先瀏覽了一下Gamry公司另一個(gè)技術(shù)報(bào)告：Basics of EIS。在那個(gè)報(bào)告里提到的關(guān)于EIS的信息將不在本文中贅述。[詳細(xì)]
2020-03-24 18:26
應(yīng)用文章
電化學(xué)電容測(cè)試：第三部分—電化學(xué)阻抗譜 電化學(xué)電容測(cè)試：第三部分—電化學(xué)阻抗譜[詳細(xì)]
2015-05-25 00:00
其它
電化學(xué)電容測(cè)試：第三部分電化學(xué)阻抗譜 本章為應(yīng)用指南的第三部分，主要闡述能量轉(zhuǎn)換裝置相關(guān)的電化學(xué)技術(shù)。本章主要討論的是電化學(xué)阻抗譜基礎(chǔ)（EIS）知識(shí)并且將通過(guò)在單電化學(xué)電容和堆棧上的測(cè)試介紹Gamry的電化學(xué)阻抗技術(shù)。簡(jiǎn)介本系列指南的**部分將討論電容器理論基礎(chǔ)并且闡述集中用于研究電化學(xué)電容的幾種技術(shù)手段。第二部分主要解釋Gamry電化學(xué)能量PWR800軟件在能量轉(zhuǎn)換裝置循環(huán)測(cè)試上的使用。闡述了單電池和堆棧在循環(huán)過(guò)程中不同設(shè)置參數(shù)的影響。實(shí)驗(yàn)本指南中描述的幾種電化學(xué)阻抗譜技術(shù)（EIS）可以在Gamry技術(shù)中完成。為此，測(cè)試在如下幾種電容進(jìn)行：Nesscap公司的3F雙電層電容（EDLCs）（P/NESHSR0003C0002R7）和5F雙電層電容（EDLCs）（P/NESHSR0005C0002R7），Maxwell公司的650F雙電層電容（P/NBCAP0650P270）以及TaiyoYuden公司的1FPAS贗電容（P/NPAS0815LR2R3105）。PAS是一種沉積在電極上的導(dǎo)電半導(dǎo)體多并苯半導(dǎo)體首字母的縮寫。本指南中的數(shù)據(jù)均采用GamryEIS300和Reference3000進(jìn)行記錄。所有繪圖都由Gamry電化學(xué)分析軟件EchemAnalyst生成和評(píng)價(jià)。電化學(xué)阻抗譜電化學(xué)阻抗譜是在研究電化學(xué)體系中一種被廣泛應(yīng)用的技術(shù)。EIS的優(yōu)勢(shì)在于測(cè)試對(duì)研究體系無(wú)損。這使得進(jìn)一步電化學(xué)測(cè)量和后期研究成為可能。電化學(xué)阻抗譜是一種測(cè)量電化學(xué)電容中等效串聯(lián)電阻Z常用的方法。其同樣可以用來(lái)建立模型描述未知的反應(yīng)機(jī)理。采用這些模型也可以研究電容的非理想性……[詳細(xì)]
2018-08-30 10:00
產(chǎn)品樣冊(cè)
測(cè)試電化學(xué)電容：第三部分—電化學(xué)阻抗譜 本章為應(yīng)用指南的第三部分，主要闡述能量轉(zhuǎn)換裝置相關(guān)的電化學(xué)技術(shù)。本章主要討論的是電化學(xué)阻抗譜基礎(chǔ)（EIS）知識(shí)并且將通過(guò)在單電化學(xué)電容和堆棧上的測(cè)試介紹Gamry的電化學(xué)阻抗技術(shù)。
簡(jiǎn)介
本系列指南的**部分將討論電容器理論基礎(chǔ)并且闡述集中用于研究電化學(xué)電容的幾種技術(shù)手段。
第二部分主要解釋Gamry電化學(xué)能量PWR800軟件在能量轉(zhuǎn)換裝置循環(huán)測(cè)試上的使用。闡述了單電池和堆棧在循環(huán)過(guò)程中不同設(shè)置參數(shù)的影響。[詳細(xì)]
2024-09-14 06:34
應(yīng)用文章
電化學(xué)阻抗譜——常見等效電路模型 在以下部分中我們介紹一些常見等效電路模型。這些模型可以用來(lái)解釋簡(jiǎn)單的EIS數(shù)據(jù)。許多模型已經(jīng)作為標(biāo)準(zhǔn)電路模型包含在Gamry EIS300電化學(xué)阻抗測(cè)試軟件包中。[詳細(xì)]
2020-03-25 09:50
應(yīng)用文章
電化學(xué)阻抗譜的應(yīng)用及其解析方法 電化學(xué)阻抗譜的應(yīng)用及其解析方法[詳細(xì)]
2024-09-28 00:20
標(biāo)準(zhǔn)
電化學(xué)阻抗譜 第二部分：物理電化學(xué)與等效電路元件 什么是電化學(xué)阻抗譜？電化學(xué)阻抗譜是一個(gè)強(qiáng)大的分析工具，使用可自動(dòng)化的多個(gè)參數(shù)模擬真實(shí)世界的電化學(xué)行為，提供一個(gè)測(cè)量和驗(yàn)證體系。GamryZxin設(shè)計(jì)的應(yīng)用參考指南，包含電化學(xué)阻抗譜的基礎(chǔ)知識(shí)，涉及概念，公式和數(shù)據(jù)演示，物理電化學(xué)原理及等效電路元件分析，您將了解到更多關(guān)于電阻、電容和擴(kuò)散的核心概念，加深對(duì)于EIS的了解。[詳細(xì)]
2018-08-30 10:00
產(chǎn)品樣冊(cè)
電化學(xué)阻抗譜 第三部分：Gamry等效電路模型 什么是電化學(xué)阻抗譜？電化學(xué)阻抗譜是一個(gè)強(qiáng)大的分析工具，使用可自動(dòng)化的多個(gè)參數(shù)模擬真實(shí)世界的電化學(xué)行為，提供一個(gè)測(cè)量和驗(yàn)證體系。GamryZxin設(shè)計(jì)的應(yīng)用參考指南，包含電化學(xué)阻抗譜的基礎(chǔ)知識(shí)，涉及概念，公式和數(shù)據(jù)演示，物理電化學(xué)原理及等效電路元件分析，您將了解到更多關(guān)于電阻、電容和擴(kuò)散的核心概念，加深對(duì)于EIS的了解。[詳細(xì)]
2018-08-30 10:00
產(chǎn)品樣冊(cè)
電池電化學(xué)阻抗譜的四端子Kelvin型測(cè)量 電池電化學(xué)阻抗譜的四端子Kelvin型測(cè)量[詳細(xì)]
2015-05-25 00:00
應(yīng)用文章
電池電化學(xué)阻抗譜的四端子Kelvin型測(cè)量 本應(yīng)用指南討論了兩點(diǎn)法和四點(diǎn)法電池測(cè)試的不同。比較了為CR2032紐扣電池以及18650柱形電池提供的兩種典型電池Gamry測(cè)試裝置。兩種電池固定槽都可以與Kelvin傳感器直接接觸。
EIS測(cè)試在兩種型號(hào)鋰離子電池以及不同實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行。另外，導(dǎo)線短路測(cè)量顯示出Gamry 18650和CR2032電池固定槽的低電阻極限。[詳細(xì)]
2020-03-24 18:23
實(shí)驗(yàn)操作
使用Gamry EIS300電化學(xué)阻抗譜軟件進(jìn)行等效電路模擬 電化學(xué)阻抗譜（EIS）是分析復(fù)雜電化學(xué)系統(tǒng)的強(qiáng)有力工具。您可以瀏覽技術(shù)報(bào)告Basics of EIS，里面有對(duì)EIS的全面介紹。而那則技術(shù)報(bào)告中提及的大多數(shù)內(nèi)容，本文將不再贅述。
本技術(shù)報(bào)告實(shí)際討論了EIS數(shù)據(jù)分析Z常見的方法，給大家甚至是初學(xué)者提供從EIS阻抗譜理解電解池中物理過(guò)程的基本方法。本文特意回避了與EIS數(shù)據(jù)分析相關(guān)的復(fù)雜數(shù)學(xué)計(jì)算。
EIS基礎(chǔ)知識(shí)使用EIS時(shí)，您在一個(gè)廣泛的交流頻率范圍內(nèi)測(cè)試電解池的復(fù)阻抗。通常，系統(tǒng)的EIS阻抗譜由幾個(gè)電解池元件和電解池特征促成。一部分可能的元件包括：
? 電極雙電層電容
? 電極動(dòng)力學(xué)
? 擴(kuò)散層
? 溶液電阻
很遺憾，系統(tǒng)在任意給定頻率的阻抗通常依賴于多個(gè)電解池元件，這大大地增加了EIS阻抗譜的分析難度。分析EIS阻抗譜Z常用的方法是等效電路模擬，也就是將上述所提元件合并后對(duì)電解池進(jìn)行建模。每個(gè)元件的行為用“經(jīng)典”電學(xué)元件（電阻，電容，電感）和一些專門的電化學(xué)元件（例如Warbug擴(kuò)散元件）來(lái)描述。[詳細(xì)]
2020-03-25 09:37
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