東華分析——快速電流脈沖電化學(xué)方法

基本定義

快速電流脈沖是一種常用的電化學(xué)方法，可以應(yīng)用在電分析、電化學(xué)工程等多個(gè)研究領(lǐng)域。特別是2~5步的多電流脈沖技術(shù)，由于其多實(shí)驗(yàn)參數(shù)的控制能力，常用于脈沖電沉積等快速電流脈沖實(shí)驗(yàn)。

就快速電流脈沖的電化學(xué)技術(shù)而言，因脈沖的步數(shù)多，周期短，響應(yīng)快，周期的數(shù)量多，采集的數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)采集頻率高等特點(diǎn)，對(duì)電化學(xué)工作站提出了更高的要求。

激勵(lì)信號(hào)

基本信號(hào)

征本實(shí)驗(yàn)方法是通過對(duì)測(cè)試體系施加脈沖電流值，設(shè)置不同的脈沖寬度以及每點(diǎn)時(shí)間，進(jìn)行電壓信號(hào)采集。

圖1 快速電流脈沖的激勵(lì)信號(hào)

關(guān)鍵參數(shù)及一般應(yīng)用范圍

• 脈沖數(shù)：1~5；如選擇2，則可施加三個(gè)電流脈沖信號(hào)。

• 電流1(mA)：脈沖電流值，根據(jù)實(shí)驗(yàn)使用的樣品或電極的表觀面積及相應(yīng)的電流密度設(shè)置；寬度(s)：脈沖寬度。

• 電流2(mA)、電流3(mA)、電流4(mA)、電流5(mA)：同上；寬度(s)：脈沖寬度。

• 每點(diǎn)時(shí)間(s)：表示采集每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)所用時(shí)間。

• 循環(huán)次數(shù)：1-1000000。

• 全部點(diǎn)數(shù)：每點(diǎn)時(shí)間×循環(huán)次數(shù)。

研究體系及實(shí)驗(yàn)曲線

ZHL-02鍍銀液，WE-Cu片（確定具體面積），CE+RE-Ag片。

改變周期長(zhǎng)度的對(duì)比

周期長(zhǎng)度0.05 s的快速電流脈沖曲線

選擇放大后的10個(gè)周期

            周期長(zhǎng)度0.01 s

• 電流1：-45 mA，寬度：0.005 s；電流2：0 mA，寬度：0.005 s

• 每點(diǎn)時(shí)間：0.0005 s，循環(huán)次數(shù)60000次

• 占空比：1:1，總脈沖時(shí)間600 s

周期長(zhǎng)度0.01 s的快速電流脈沖曲線

選擇放大后的10個(gè)周期

      占空比4:1

• 電流1：-45 mA，寬度：0.08 s；電流2：0 mA，寬度：0.02 s

• 每點(diǎn)時(shí)間：0.001 s，循環(huán)次數(shù)3600次

• 周期長(zhǎng)度0.1 s，總脈沖時(shí)間360 s

占空比4:1的快速電流脈沖曲線

選擇放大后的10個(gè)周期

   占空比1.5:1

• 電流1：-45 mA，寬度：0.06 s；電流2：0 mA，寬度：0.04 s

• 每點(diǎn)時(shí)間：0.001 s，循環(huán)次數(shù)3600次

• 周期長(zhǎng)度0.1 s，總脈沖時(shí)間360 s

占空比1.5:1的快速電流脈沖曲線

選擇放大后的10個(gè)周期

占空比1:1

• 電流1：-45 mA，寬度：0.05 s；電流2：0 mA，寬度：0.05 s

• 每點(diǎn)時(shí)間：0.001 s，循環(huán)次數(shù)3600次

• 周期長(zhǎng)度0.1 s，總脈沖時(shí)間360 s

選擇放大后的10個(gè)周期

占空比1:1.5

• 電流1：-45 mA，寬度：0.04 s；電流2：0 mA，寬度：0.06 s

• 每點(diǎn)時(shí)間：0.001 s，循環(huán)次數(shù)3600次

• 周期長(zhǎng)度0.1 s，總脈沖時(shí)間360 s

  

  占空比1:1.5的快速電流脈沖曲線

  

  選擇放大后的10個(gè)周期

占空比1:4

• 電流1：-45 mA，寬度：0.02 s；電流2：0 mA，寬度：0.08 s

• 每點(diǎn)時(shí)間：0.001 s，循環(huán)次數(shù)3600次

• 周期長(zhǎng)度0.1 s，總脈沖時(shí)間360 s

占空比1:4的快速電流脈沖曲線

選擇放大后的10個(gè)周期

其他應(yīng)用領(lǐng)域

快速電流脈沖技術(shù)還可以應(yīng)用在以下領(lǐng)域：環(huán)境污染物檢測(cè)，如用于除去廢水中的金屬、檢測(cè)大氣顆粒物單顆水平；電池動(dòng)態(tài)應(yīng)力測(cè)試、電池循環(huán)壽命測(cè)試；納米材料制備；電力電纜中故障排查；電極過程動(dòng)力學(xué)研究，電極材料的組成、特性、金屬腐蝕等領(lǐng)域。