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東華分析——快速電流脈沖電化學方法

更新時間:2022-07-25    瀏覽量:1532

基本定義

快速電流脈沖是一種常用的電化學方法,可以應用在電分析、電化學工程等多個研究領域。特別是2~5步的多電流脈沖技術,由于其多實驗參數的控制能力,常用于脈沖電沉積等快速電流脈沖實驗。

就快速電流脈沖的電化學技術而言,因脈沖的步數多,周期短,響應快,周期的數量多,采集的數據量大,數據采集頻率高等特點,對電化學工作站提出了更高的要求。

激勵信號

基本信號

征本實驗方法是通過對測試體系施加脈沖電流值,設置不同的脈沖寬度以及每點時間,進行電壓信號采集。

圖1 快速電流脈沖的激勵信號

關鍵參數及一般應用范圍

  • 脈沖數:1~5;如選擇2,則可施加三個電流脈沖信號。

  • 電流1(mA):脈沖電流值,根據實驗使用的樣品或電極的表觀面積及相應的電流密度設置;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。

  • 每點時間(s):表示采集每個數據點所用時間。

  • 循環次數:1-1000000。

  • 全部點數:每點時間×循環次數。

研究體系及實驗曲線

ZHL-02鍍銀液,WE-Cu片(確定具體面積),CE+RE-Ag片。

改變周期長度的對比

周期長度10 s

  • 電流1:-45 mA,寬度:5 s;電流2:0 mA,寬度:5 s

  • 每點時間:0.01 s,循環次數60次

  • 占空比:1:1。總脈沖時間600 s

圖片

周期長度10 s的快速電流脈沖曲線;

圖片

選擇放大后的10個周期。

周期長度5 s

  • 電流1:-45 mA,寬度:2.5 s;電流2:0 mA,寬度:2.5 s。

  • 每點時間:0.01 s,循環次數120次。

  • 占空比:1:1,總脈沖時間600 s。

    圖片

    周期長度5 s的快速電流脈沖曲線

    圖片

    選擇放大后的10個周期

    周期長度2.5 s

    圖片

    周期長度2.5 s的快速電流脈沖曲線

    圖片

    選擇放大后的10個周期

    周期長度0.5 s

    圖片

    周期長度0.5 s的快速電流脈沖曲線

    圖片

    選擇放大后的10個周期

    周期長度0.2 s

    圖片

    周期長度0.2 s的快速電流脈沖曲線

    圖片

    選擇放大后的10個周期

    周期長度0.1 s

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

    • 每點時間:0.001 s,循環次數6000次

    • 占空比:1:1,總脈沖時間600 s


      周期長度0.1 s的快速電流脈沖曲線

      選擇放大后的10個周期

      周期長度0.05 s

    • 電流1:-45 mA,寬度:0.025 s;電流2:0 mA,寬度:0.025 s

    • 每點時間:0.001 s,循環次數12000次

    • 占空比:1:1,總脈沖時間600 s

周期長度0.05 s的快速電流脈沖曲線

選擇放大后的10個周期

            周期長度0.01 s

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

  • 每點時間:0.0005 s,循環次數60000次

  • 占空比:1:1,總脈沖時間600 s


周期長度0.01 s的快速電流脈沖曲線

選擇放大后的10個周期

      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

  • 每點時間:0.001 s,循環次數3600次

  • 周期長度0.1 s,總脈沖時間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

  • 每點時間:0.001 s,循環次數3600次

  • 周期長度0.1 s,總脈沖時間360 s


占空比1.5:1的快速電流脈沖曲線

圖片

選擇放大后的10個周期

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

  • 每點時間:0.001 s,循環次數3600次

  • 周期長度0.1 s,總脈沖時間360 s

占空比1:1的快速電流脈沖曲線

圖片

選擇放大后的10個周期

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

  • 每點時間:0.001 s,循環次數3600次

  • 周期長度0.1 s,總脈沖時間360 s

    圖片

    占空比1:1.5的快速電流脈沖曲線

    圖片

    選擇放大后的10個周期

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

  • 每點時間:0.001 s,循環次數3600次

  • 周期長度0.1 s,總脈沖時間360 s

圖片

占空比1:4的快速電流脈沖曲線

圖片

選擇放大后的10個周期

其他應用領域

快速電流脈沖技術還可以應用在以下領域:環境污染物檢測,如用于除去廢水中的金屬、檢測大氣顆粒物單顆水平;電池動態應力測試、電池循環壽命測試;納米材料制備;電力電纜中故障排查;電極過程動力學研究,電極材料的組成、特性、金屬腐蝕等領域。



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