电化学工作站(Electro chemical workstation)
是电化学测量系统的简称,是电化学研究和教学常用的测量设备。其主要有2大类,单通道工作站和多通道工作站,应用于生物技术、物质的定性定量分析等。
一、电化学工作站基本概述
电化学工作站在电池检测中占有重要地位,它将恒电位仪、恒电流仪和电化学交流阻抗分析仪有机地结合,既可以做三种基本功能的常规试验,也可以做基于这三种基本功能的程式化试验。在试验中,既能检测电池电压、电流、容量等基本参数,又能检测体现电池反应机理的交流阻抗参数,从而完成对多种状态下电池参数的跟踪和分析。
电化学工作站基本原理图
电极是与电解质溶液或电解质接触的电子导体或半导体,为多相体系。电化学体系借助于电极实现电能的输入或输出,电极是实施反应的场所。一般电化学体系分为二电极体系和三电极体系,用的较多的是三电极体系。
1. 三电极体系
研究电极上电子的运动是电化学反应的基础,为了分别对电池或电解池的阴极,阳极发生的反应进行观察需用到三电极体系。
加入的电极叫做参比电极,它的作用是为了测量进行这些反应的电极电位的一个基准电极。被测定的电极叫做工作电极,与工作电极相对的电极叫做辅助电极。
在三电极法中为了能够在测定研究电极和参比电极之间电压同时,又能任意调节研究电极的电位,最理想的设备为具有自动调节功能的恒电位仪。
2. 恒电位仪的基本概念
恒电位仪是电化学测试中最重要的仪器,其性能的优良直接影响电化学测试结果的准确度。由它控制电极电位为指定值,以达到恒电位极化的目的。若给以指令信号,则可使电极电位自动跟踪指令信号而变化。
三个电极为工作电极、参比电极和辅助电极。
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工作电极
又称研究电极,是指所研究的反应在该电极上发生。一般来讲,对工作电极的基本要是:
(1)所研究的电化学反应不会因电极自身所发生的反应而受到影响,并且能够在较大的电位区域中进行测定;
(2)电极必须不与溶剂或电解液组分发生反应;
(3)电极面积不宜太大,电极表面最好应是均一平滑的,且能够通过简单的方法进行表面净化等等。
工作电极的选择:
通常根据研究的性质来预先确定电极材料,但最普通的“惰性”固体电极材料是玻碳(铂、金、银、铅和导电玻璃)等。
采用固体电极时,为了保证实验的重现性,必须注意建立合适的电极预处理步骤,以保证氧化还原、表面形貌和不存在吸附杂质的可重现状态。
在液体电极中,汞和汞齐是最常用的工作电极,它们都是液体,都有可重现的均相表面,制备和保持清洁都较容易,同时电极上有高的氢析出超电势,被广泛用于电化学分析。