电化学基入门中文翻译

入门您的第一个实验：EIS300电化学阻抗Techniques-恒电位电化学阻抗谱

电化学阻抗谱概述

电化学阻抗谱（EIS）是一个功能强大的技术，它利用一个小的振幅，交流电（AC）信号来探测电池的阻抗特性。所述AC信号被扫描在很宽的频率范围内，以产生一个阻抗谱被测电化学电池。EIS不同于直流（DC）的技术，它允许电容性，电感性，而且发生在电化学电池中的扩散过程的研究。后面的EIS的理论比直流技术更复杂，所以它应具有开始前的基本原则的一个基本理解。EIS具有深远的应用包括涂料，电池，燃料电池，光伏电池，传感器和生物化学。本指南将重点放在EIS技术的应用分析涂层铝板腐蚀的性能。

知识电化学系统被调查的也是开始之前，非常有用。该系统可以知道的基本理解，如果稳压器将能够收集所需的信息，并且如果采集的数据必须满足精度要求。

注：本指南开始了最初的恒电位仪的设置和软件安装后。这是假定theauthorization码输入正确，仪器校准。

电极和电池安装

EIS是3电极模式最常用的运行。在此结构中，有一个工作电极（您的材料样品），相对电极（石墨和铂通常使用），和一个独立的参考电极- 饱和甘汞电极（SCE）和银/氯化银（Ag / AgCl电极）是最常见的。更多电极设置都可以在这里找到。

对于本教程涂覆铝板将用于工作电极，石墨棒将用作对电极，和一个Gamry SCE将被用作参考。注意：在裸金属的一部分，必须以使工作电极的电连接被暴露。电极可以看出，在图1中。

图1：用于3极EIS实验材料。裸铝，必须以使电连接被曝光

电极现在可以装到细胞中。在本教程中一个Gamry PTC1油漆细胞已被选中，由于电极的几何形状。取决于溶液的体积和电极的几何形状，一个Gamry Paracell?或Eurocell?也可以使用。在工作电极被安装在细胞阶段，细胞体下。反电极和参考电极在适当的位置由橡胶塞，其罩住单元主体保持。与安装电极的细胞可以看出，在图2中。

图2：（左）的涂覆的铝工作电极夹在细胞阶段和电池主体之间。在SCE参比电极和石墨电极杆穿过橡胶塞

一旦电极被安装在所述电池可装满的电解质溶液。对于这个示范氯化钠（NaCl）中的溶液被使用。整个小区建立现在被置于一个法拉第笼，在这种情况下Gamry VistaShield，以除去噪声，可以使低电流测量困难。

注：对于所有电化学实验所有的电极必须暴露在电解液

对于EIS的实验4中的电位的引线将总是被使用，以及第五，强烈推荐。工作线（绿，载流），踏踏实实做事（蓝，电压检测），参考（白色，电压检测）和计数器（红，载流）将始终连接。如果使用一个法拉第笼，如VistaShield?，浮动接地线（黑）将被连接到所述保持架。反智（橙色，电压检测）是本次实验过程中关闭。它可以保留未连接或连接至该池没有问题。导线的布局可以看出，在图3中。

图3：对于LPR实验的计数器，参考工作，并且踏踏实实做事线索将始终使用电极现在应该连接到恒电位仪的引线。工作和工作感将被连接到暴露的工作电极，在这种情况下，涂覆的氧化铝，参考参考电极，反引到反电极，这是石墨，和接地线的接地柱内该VistaShield。与这些连接的细胞可以看出，在图4中。

图4：用于测试表示在小区电缆引线接制备（左）细胞（右）的细胞被放置在一个法拉第笼在测试过程中，以减少噪声。电池电缆通过法拉第笼放

小区现已全面连接，并准备用于实验。打开的电位，并确保它的连接到计算机。

运行试验

开始实验开放的框架。进入“实验”菜单上，单击“EIS300-电化学阻抗”，然后选择恒电位EIS。一个新的窗口将打开，可见于图5。

图5：输入屏幕的EIS的实验过程中所用的实验参数

将要使用的参数是高度依赖于实验装置，并通过因素，如材料的类型，电解质的类型和电解质浓度影响。这些参数的简要说明：

初始频率：这个参数定义的频率进行数据采集过程中首先应用的交流信号。频率被输入赫兹。通常建议以开始在高频率和扫到低频。

最终频率：这个参数定义的频率进行数据采集过程中施加最后的交流信号。频率被输入赫兹。

点每十年：此参数定义的测量，将带内频率的十年里发生的次数。每个数据点对应于所施加的交流信号的频率不同。数据是对数间隔和数据点在频率每十年数目正好等于点/十倍频。其结果是，所述频率扫描往往并不完全在最终频率停止。它是保证这样做仅当扫描范围包含几十年的整数倍，例如5 kHz到0.05赫兹（50年）。

可以使用的初始频率，最终频率和点/十参数来计算在频谱的数据点的总数。

假设初始频率=5000，最终频率=0.2分/十=10：

扫描范围=日志（初始频率）- 日志（最终频率）=3.69 - （-0.69）=4.39十年

预估分数=1.5+扫描范围X点/十=1.5+4.39×10=45.4

积分数=45分

点的所估计的数目总是通过截断数字的小数部分转换为整数。频谱不能包含超过32,000

个数据点。这种限制不是一个实际的问题，因为大多数阻抗谱包含少于100点。

交流电压：交流电压参数确定施加到单元的AC信号的振幅。单位是有效值（均方根）毫伏。由图2（21/2）转换输入值到一个峰- 峰值，乘（即约2.83）。

交流电压参数及其范围的分辨率从系统而异。它们依赖于两者的频率响应分析仪（FRA）和恒电位仪。一般情况下，您可以在1 mV至2.1 V.输入值

直流电压：直流电压参数定义的恒定电位偏移被施加到单元在整个的数据采集。交流电压相加的直流电压。

估计Z：估计参数Z是输入的单元格的阻抗估计在初始频率的用户。它是用来限制当系统优化增益，电流范围，偏移量和过滤电位硬件设置所需的试验次数。在服用第一个数据点，系统选择稳压器的硬件设置，适用于估计的Z值。如果该估计是相当准确的，第一（或第二）试图测量的阻抗将会成功。如果该估计是差的，则系统可能需要最多5试验读数，同时它优化电位硬件设置。它通常是足够的，如果估计的Z是中的5的电池的阻抗的一个因素。

优化：优化了在电化学阻抗谱脚本设置参数。它控制周期的阻抗数据点的测量在一个特定的频率之前，必须完成的最小数目。它提供了三种选择：快速，正常，低噪音。快是适当的选择时，a）该细胞的稳定性差和频谱必须迅速测定或b）该系统是低阻抗的和很好的定义。正常是合适的选择，当小区的阻抗是高或电化学系统是嘈杂。最佳的数据可以采取与低噪声的选择，其中规定周期的最高的最小数，得到一个数据点之前。

在本指南中，我们将使用在设置框见图5，按“OK”的默认参数，开始实验。它会先测量开路电势，然后开始频率扫描。在实验过程中的李萨如曲线和Bode曲线之间的活动窗口切换。阿李萨如曲线示于图6中与当前可见于y轴，和潜在可见于x轴。

图6：在EIS中活动窗口。恒电位被施加交流电压和读出相应的电流响应。

当实验完成后运行，“实验完成后，按”F2-跳过“继续”将出现在左下角的状态栏。按下这个按钮，可以在图6中可以看出。

执行分析

EIS是用于在电化学的许多不同的领域，包括腐蚀，电池和能量，以及物理电化学的技术。由于这种没有'一个计算适合所有“的方法来分析。本节将介绍如何将模型中的数据。有一个完整的指南ECHEM分析师可用的工具和功能的完整说明。

一旦试验完成后运行到框架中的“分析”菜单，然后选择刚刚运行该文件的名称。在这种情况下，它会被命名为“EISPOT360厘米cable.DTA”。选择此项将打开ECHEM分析程序。的数据被显示在两个标签。当您单击“博德”选项卡中的EIS数据显示重叠波特幅度和波特移相角图可。在此表示的幅度将对应于左侧的Y轴，以及与右y轴的相位。当您单击“奈奎斯特”选项卡中的EIS数据将显示在与Zreal复平面的情节在x轴和-Zimag在y轴上。图7示出的波特图显示，以及标签来改变波特和奈奎斯特图的数据显示。

为了适应模型对数据采取以下步骤：

1.点击的“阻抗”菜单，选择“拟合模型（单纯形法）”。将出现在模型选择窗口

本指南2.对于中，“reap2cpe'模式将被使用。注：所用的模型是高度依赖于所研究的电化学系统。这是应具有的模式有一个基本的了解，并了解如何创建自定义模式。

3.After选择合适的模式将出现一个阻抗适合窗口。这允许用户输入和锁定某些已知的值（如溶液电阻）。如果没有参数是已知的，最好是把所有的参数解锁，使用“自动调整”，以获取参数。“计算”尝试使用每个组件中输入的初始参数值的拟合。自动调整通常会产生在第一次尝试的最佳拟合，而计算将需要重新运行数次。见图8。

4.一旦“自动调整”已被点击一个合适的线路将出现在该数据。拟合应该模仿实际的数据。该模型组件的值，以及拟合优度，可以在与所使用的模型的名称的新选项卡中找到。在这种情况下，标签被命名为'REAP2CPE'。见图9。

图7：中显示ECHEM分析师EIS阻抗数据。该图显示了波特图。“数据显示选项”

显示，允许伯德和Nyquist图之间切换的选项卡。

图8：阻抗适合窗口，显示模型的参数。离开参数解锁，并选择“自动调整”

图9：红线和蓝线是该模型的拟合到数据。点击圆圈选项卡以查看配合和模型参数的善良

本指南现在已经完成，并且已经运行并分析你的第一个阻抗实验！当舒适与运行的基本EIS实验先进EIS应用，asCoatings，电池，超级电容器和传输线可以进一步探讨。所有EIS 相关应用笔记的完整列表可以在这里找到。

如果有经验的请检查故障排除演练或常见的技术支持问题的困难。如果你不能找到这两种资源的问题，任何解决方案，请联系我们的技术支持工程师谁将会很乐意为您提供进一步帮助的。

电化学阻抗谱的快照

简介

电化学阻抗谱（EIS）是电化学技术在腐蚀，生物传感器，电池的开发，燃料电池的开发，涂料特性，传感器的开发，以及物理电化学应用程序。EIS甚至可以用来测试鱼的新鲜度！（J.食品科学，65，780（2000））这样做的原因是普及EIS的高信息含量。EIS提供了一个更彻底的理解的电化学系统，比任何其他的电化学技术。

为什么EIS这么厉害？因为EIS的实验涉及的正弦电化学输卵管灌气法（电势或电流），以覆盖一个宽的频率范围内的样品的应用。此多频激励允许几个电化学反应是发生在不同的速率和电极的电容（2）的测定（1）测定。

对于一个优秀的介绍EIS，看到我们的EIS应用笔记基础。参考科的EIS应用笔记的结尾包含额外的材料，这将是对你有用。如果您对EIS任何疑问，你会发现，你的朋友在Gamry 是一个丰富的信息。拨打我们的技术支持团队，如果你想讨论的理论或EIS的应用程序。

新的参考文本EIS

“电化学阻抗谱”，在现场写的两位领导人，出版于2008年的作者是佛罗里达大学的马克·Orazem博士和UNIVERSITE皮埃尔与玛丽·居里在巴黎伯纳德Tribollet博士。我们强烈建议，可从电化学学会。

电化学阻抗谱短期课程

为了加快学习曲线，你可能要考虑参加短期课程的EIS每年在得克萨斯州休斯敦举行。直接与我们联系以获取更多信息或查看课程网站为http：//https://www.360docs.net/doc/f05724838.html,/。

检查你的恒电位仪的精度EIS

做出EIS测量频率为1 MHz（百万赫兹！）需要设计，由专业电气工程师建立了一个稳压器。几乎每一个稳压器供应国，因为它们的仪器可以在1 MHz作出EIS测量规范。他们没有，但是，指定的精度。我们已经发现的错误在一些恒电位超过10％！幸运的是，它很容易检查的EIS测量的精度，因为在我们的EIS系统性能应用说明解释。

仪表的电化学阻抗谱从Gamry

电化学仪器EIS包括恒电位加上特殊的硬件应用和测量交流正弦信号。由于这种特殊的硬件，EIS仪器通常比非EIS系统更加昂贵，并且需要在你的实验台空间。

EIS仪表的每一个厂家做同样的测试，但我们都使用不同的技术。Gamry使用一种称为次谐波采样进行EIS测量的独特技术。每Gamry恒电位仪包括电子元器件次谐波采样。当安装了EIS300电化学阻抗谱软件，仪器可以使EIS测量。分谐波采样有几个好处：

1.Accuracy和精度等于或优于其它的EIS技术。

2.Adding的EIS到一个系统仅增加了约30％的价格。

3，器乐足迹不增加可言，节省工作台空间。

4，仪器的复杂性并不增加。有仪器仪表与BNC电缆的纠结网络连接没有恼人的堆栈。

5.Your以定制的EIS测量能力不受损害。

对于大多数（但不是全部！）商业EIS系统，该仪器是通过由生产商提供的软件进行控制。控制软件的设计是该系统的一个关键部分。因为于EIS测量的复杂性，软件必须使测量没有用户干预。如果软件是不正确设计的，测量的准确度和精确度将受到影响。

最后，如果你要使用EIS，那么你必须明白，你所购买的恒电位仪可能无法在特定频率上的一个特定的样本进行EIS正常。如果你不承认你的恒电位仪的局限性，那么你可能会报告不正确的数据，这是非常，非常糟糕。

为了帮助您了解Gamry恒电位仪的性能，我们公布的精度等高线图的每一个恒电位仪。精度的等高线图是的电位的忠实地再现于EIS的交流波形在特定频率上的样品与特定阻抗的能力的视觉指示器。

电化学阻抗谱的基础知识

研讨会上电池的EIS

成功的网络研讨会“电化学阻抗谱及其应用，以电池分析”通过我们自己的博士布拉克Ulgut举行2月12日，2014年网络研讨会现已转让atPlugV olt。

简介

本教程介绍了介绍了电化学阻抗谱（EIS）的理论，并一直保持免费的数学和电工理论成为可能。如果你还是觉得这里提出难以理解的材料，不停止阅读。您将获得由本应用笔记有用的信息，即使你没有遵守所有的讨论。

四大主题包括在本应用笔记。

AC电路理论和复杂的阻抗值表示

Physical电化学和电路元件

Common的等效电路模型

从阻抗Extracting模型参数

假设电路理论或电化学的先验知识。每个主题开始了在相当初级的水平，然后继续覆盖更多的先进材料。

交流电路理论和复杂的阻抗值表示

阻抗定义：复阻抗的概念

几乎每个人都知道电阻的概念。它是一个电路元件的抵抗电流的流动的能力。欧姆定律（公式1）定义的电压，E和电流I之间的比率而言电阻

（1）

虽然这是一个公知的关系，它的使用被限制为仅一个电路元件- 理想的电阻器。一个理想的电阻器有几个简化属性：

It如下欧姆定律在所有的电流和电压电平。

Its电阻值是与频率无关。

AC电流和电压信号在相位彼此。

然而，在现实世界中含有表现出更复杂的行为的电路元件。这些因素迫使我们放弃抵抗的简单的概念，并在其位置上，我们使用的阻抗，更广泛的电路参数。像电阻，阻抗的电路的抵抗电流的流动的能力的量度，但不像电阻，它不是由上面列出的简化特性的限制。

电化学阻抗通常是通过施加交流电位的电化学电池，然后测量流过电池测定。假设我们采用正弦激励潜能。这一潜在的反应是一个交流电流信号。该电流信号可以被分析为正弦函数（傅立叶级数）的总和。

电化学阻抗是使用一个小的激励信号通常测量。这样做，使细胞的反应是伪线性。以线性（或伪线性）系统，目前的响应正弦波电位将是一个正弦曲线在相同的频率，但相位错开（参见图1）。线性度进行更详细的在下面的部分中描述。