10交流阻抗法(2)
【备用干货】电化学交流阻抗拟合原理与方法
V
I t
1理想极化电极的电化学阻抗谱
Bode图
1 图 lg Z ~lg
讨论:
Z Z '2 Z ''2
lg
Z
1 2
lg[1
( RLCd
)2
]
lg
lg
Cd
(1)高频区
(2)低频区
1理想极化电极的电化学阻抗谱
Bode图 2 ~lg 图
arctg Z ''
Z'
讨论: (1)高频区 (2)低频区
2
4 电化学极化和浓度极化同时存在的电极 的EIS
Bode图
4
1 lg Z ~lg图
3
R(C(RW)) R(CR)
log|Z|
2
1 100 101 102 103 104 105
f /Hz
浓度极化对幅值图的影响
4 电化学极化和浓度极化同时存在的电极 的EIS
Bode图
-80
phase / degree
3 溶液电阻不可忽略时电化学极化的EIS
Nyquist图
Z'
RL
1
Rp
(RpCd
)2
Z''
1
Rp 2Cd (RpCd
)2
讨论: (1)高频区 (2)低频区
超级电容器的三种测试方法详解
超级电容器的三种测试方法详
解(总2页)
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超级电容器电极材料性能测试的三种常用电化学方法,欢迎大家一起交流
★★★★★★★★★★
关于超级电容器电极材料性能测试常用的三种电化学手段,大家一起交流交流自己的经验。我先说说自己的蠢蠢的不成熟的经验。不正确或者不妥的地方欢迎大家指正批评,共同交流。希望大家都把自己的小经验,测试过程中遇到的问题后面如何解决的写出来,共同学习才能共同进步。也希望大家可以真正的做到利用电化学板块解决自己遇到的电化学问题。
循环伏安cyclic voltammetry (CV)
由CV曲线,可以直观的知道大致一下三个方面的信息
Voltage window(水系电解液的电位窗口大致在1V左右,有机电解液的电位窗口会在2.5V左右)关于很多虫虫问,电位窗口应该从具体的哪个电位到哪个电位,这个应该和你的参比电极和测试体系有关。工作站所测试的电位都应该是相对于参比电极的,所以不要纠结于为什么别人的是0-1V,而你测试的是-0.5-0.5V,这个与参比电极的本身电位(相对于氢标的电位)以及测试的体系本身有很大关系。
Specific capacitance (比电容,这个是超级电容器重要的参数之一,可以利用三种测试手段来计算,我一般都是利用恒电流充放电曲线来计算)
Cycle life (超级电容器电极材料好坏的另一个比较重要的参数,因为一个很棒的电极材料应该是要做到既要有比较高的比电容又要有比较好的循环稳定性)
测量电容元件的交流阻抗及其参数实验数据
测量电容元件的交流阻抗及其参数实验数据
介绍
电容是一种常见的电子元件,用于存储电荷并在电路中起到滤波、耦合和延时等作用。在交流电路中,电容的阻抗是一个重要的参数,它决定了电容在电路中的行为。本文将介绍如何测量电容元件的交流阻抗及其参数,并提供实验数据以支持理论推导。
交流电容的阻抗
在交流电路中,电容的阻抗与频率有关,可以用以下公式表示:
Z = 1 / (jωC)
其中,Z表示电容的阻抗,j是虚数单位,ω是角频率,C是电容值。从公式可以
看出,电容的阻抗是一个复数,有实部和虚部。实部表示电容元件对电流的阻碍程度,虚部表示电容元件对电流的相位差。
实验设备和步骤
为了测量电容元件的交流阻抗及其参数,我们需要以下实验设备:
1.信号发生器:用于产生交流信号,可以调节频率和幅度。
2.电容元件:要测量的电容元件。
3.电压表和电流表:用于测量电压和电流值。
下面是实验步骤:
1.连接电路:将信号发生器的输出端与电容元件的一端相连接,另一端接地。
将电容元件的另一端与电压表和电流表相连接,将电压表的另一端接地。2.设置信号发生器:将信号发生器的频率设置为所需的值,通常从低频到高频
逐渐增加。同时,设置信号发生器的幅度为合适的值。
3.测量电压和电流:使用电压表和电流表测量电容元件上的电压和电流值。记
录下每个频率下的电压和电流数值。
4.计算阻抗:根据测量得到的电压和电流数值,可以计算出电容元件在不同频
率下的阻抗。根据上述公式,将电压和电流的数值代入即可得到阻抗的实部
和虚部。
5.绘制阻抗频率特性曲线:将不同频率下的阻抗实部和虚部绘制成曲线,可以
电化学暂态测试技术综述及案例
电化学暂态测试方法总结及案例
学院:材料科学与工程学院
班级:材硕1309
学号:S20130XXX
:越迷贝贝
电化学暂态测试方法总结及案例分析
:越迷贝贝学号:S20130XXX 学院:路老板梯队
电化学暂态过程是指电极开始极化到电极过程达到稳态这一阶段。电极过程中任一基本过程如双电层充电、电化学反应或扩散传质等未达到稳态都会使整个电极过程处于暂态过程中。电极电位、电极界面的吸附覆盖层状态或者扩散层中浓度的分3布都可能处在变化之中,因此暂态过程比稳态过程复杂得多。
利用各基本过程对时间响应的不同,使所研究的问题得以简化,达到研究各基本过程和控制电极总过程的技术就是电化学暂态测试技术。
电化学暂态测试技术也称电化学微扰测试技术,就是用指定的小幅度电流或电压讯号加到研究电极上,使电极体系发生微弱的扰动,同时测量电极参数的响应来研究电极反应参数。
电化学暂态测试技术的原理即为黑箱原理,也称“黑箱系统辨识法”。通过观测外部输入黑箱的信息和黑箱输出的信息的变化关系,来探索黑箱的部构造和机理的方法。“黑箱”指部构造和机理不能直接观察的事物或系统。黑箱方法注重整体和功能,兼有抽象方法和模型方法的特征。通过考察系统的输入、输出及其动态过程,而不通过直接考察其部结构,来定量或定性地认识系统的功能特性、行为方式,以及探索其部结构和机理的一种控制论认识方法。在不打开黑箱的情况下,只是通过外部观测、试验,找出输入和输出的关系,并由此来研究黑箱的功能和特性,探索其构造和机理。
暂态测试方法随极化方式的不同,可分为恒电流暂态、恒电位暂态、动电
交流阻抗谱的作图规范及作图方法
后面更加精彩
第四页
★ ★★第四步:将 X 轴和 Y 轴的长度设置成相同长度。灰常灰常重要的一步. (1) 鼠标右键 图旁边的 空白处,弹出选项栏,选择“properties”,
(2) 如下图,跳出新的选项栏,选择“Print/Dimensions”将 Width 和 Height 数值设置成相等,建议都设置成“11” 。点击 OK。
交流阻抗谱的作图规范及作图方法 作者:jqzhu
一、作图规范:
(1) 横坐标和纵坐标的范围设置要一致,例如,图(a):Z’轴:0 -10; Z’’轴: 0 -10; 当然也可以设置成图(b): Z’轴: 5 -25;Z’’轴:0 -20; 图(a)坐标的范围都是 10; 图(b)坐标范围都是 20. 也可以其他相同范围
10 8 6 4 2 0
20
15 Z'' (/cm )
Z'' (/cm )
2
2
10
5
0
2
4
6
2
8
10
0
5
10
15 Z' (/cm )
2
20
25
Z' (/cm )
(a)
(b)
(2) 图必须为正方形,如上图所示,横坐标轴和纵坐标的长度要相同。
L1 = L2
第一页
《电工技术基础与仿真(Multisim 10)》项目4单相正弦交流电路分析
U jX C
j
U XC
+
R
IC
U
I1 L
C
_
I I1 IC
IC
4.并联电容的选取
1
I
U
C
P
2f U2
(tan1
tan )
I1
技能训练2 示波器的使用
1.训练目的: 1)熟悉示波器面板上各控制开关、旋钮的
名称和作用。 2)掌握示波器的使用方法。 2. 示波器功能说明 利用示波器能观察各种不同信号幅度随时
y
i
ω
Im
i1
ωt1 φ
Im
i0
90
o
x
o
ωt1
ωt
φ
2、复数
如图所示的直角坐标系,以横轴为实轴,
单位为+1,纵轴为虚轴,单位为+j。 称为
虚数单位。
实轴和虚轴构成的平面称为复平面。复平
面上任何一点对应一个复数,同样一个复
数对应复平面上的一个点。复数的一般式
为
+j
A a jb
A
b r
φ
0
(3)电压与电流的有效值关系为
I j U Xc
U jX c I
2.功率关系
电容元件交流电路的瞬时功率为
p
ui
Um
sin tIm
差分脉冲伏安法同时检测硝苯地平和尼群地平
化学研究与应用Chemical Research and Application Vol.33,No.1 Jan.,2021
第33卷第1期
2021年1月
文章编号:1004-1656(2021)01-0054-08
差分脉冲伏安法同时检测硝苯地平和尼群地平
王安亭,卫应亮*,王璐,王永刚
(洛阳理工学院环境工程与化学学院,河南洛阳471023)
摘要:采用绿色环保的还原剂聚二烯丙基二甲基氯化钱,制备石墨烯(GR)/聚二烯丙基二甲基氯化钱(PD-
DA)/钳纳米粒子(PtNPs)复合材料,在此基础上制备了GR/PDDA/PtNPs复合修饰电极,并采用透射电镜、电
化学等方法对GR/PDDA/PtNPs进行表征。以pH=&5的B.R缓冲溶液为支持电解质,采用循环伏安法研究
了硝苯地平(Nifedipine,NF)和尼群地平(Nitrendipine,NT)在复合修饰电极上的电化学行为,并优化了电化学
测量条件。NF溶液浓度为4.Ox IO'7~1.6x10-4mol•L_,NT溶液浓度为1.OxlO6~1.4x10“mol•「,它
们的还原峰电流与浓度成线性关系,检出限分别为5.Ox IO8mol•^,3.7x10-^01•L"。所建立的方法成
功应用于血药中NF、NT的测定,获得可靠满意的结果。
关键词:硝苯地平;尼群地平;石墨烯;聚二烯丙基二甲基氯化钱;钳纳米粒子
中图分类号:0657.1文献标志码:A
Simultaneous determination of nifedipine and nitrendipine
电解质离子迁移数的测定方法_唐致远
实验技术
聚合物电解质离子迁移数的测定方法
唐致远薛建军李建刚王占良
(天津大学化工学院天津300072)
摘要介绍了用于测定理想聚合物电解质中离子迁移数的三种比较常用的电化学方法。阐述了实际聚合物电解质输运性质和理想聚合物电解质输运性质之间的区别,并说明了实际聚合物电解质的离子迁移数的测定方法。
关键词迁移数聚合物电解质扩散系数电导率
Abstract Three commonly used electrochemical methods for measurement of transference number in dilute,ide-al polymer electrolyte is presented.The di fference of transport properties between dilute,ideal polymer electrolyte and concentrated polymer electrolyte is described.Then measuremen t method of transference nu mber in concentrated poly-mer electrolyte is presented.
Key words Transference number,Polymer electrolyte,Diffusion coefficient Conductivity
聚合物电解质在化学电源、电致显色、光电化学和化学传感器等方面有着广泛的用途。特别是用它取代有机液态电解质所组装的锂离子电池,也叫塑料锂离子电池,具有质量轻、能量密度高、循环性好、空间利用率高、无漏液等优点,已经在各种高档设备和仪器中使用。在这种电池中聚合物电解质不仅隔离着正负极材料以避免短路,而且更重要的是作为锂离子在正负极之间来回运输的媒介。研究聚合物电解质中锂离子运输的性质,对于提高电池的性能具有很重要的作用。描述聚合物电解质体系的离子运输性质参数有电导率、盐扩散系数、离子迁移数等性质。从定义上讲,离子迁移数是当体系中不存在浓度极化时,在垂直于电场方向的单位面积上,由该种离子迁移的电量在所有离子迁移的总电量中所占的分数[9]。
曼尼希碱型缓蚀剂的合成及缓蚀作用的评价
曼尼希碱型缓蚀剂的合成及缓蚀作用的评价
郭文姝;丛玉凤;黄玮;程丽华;张梓铭
【摘要】以油酸、三乙烯四胺为原料,通过酰胺化、环化反应合成咪唑啉衍生物(IMTT),再将IMTT与甲醛、丙酮发生曼尼希反应制备出曼尼希碱型缓蚀剂(IMTTM).利用红外光谱进行产物结构表征,并用动态失重法、极化曲线法、交流阻抗技术和SEM-EDS研究在缓蚀剂HCl溶液中对10 号钢的缓蚀作用.结果表明:在60 ℃时,IMTT和IMTTM对10 号钢的缓蚀率分别达到96. 11%和97.
75%,IMTTM的缓蚀效果更为显著;极化曲线表明 IMTT 和 IMTTM均属于抑制阳极为主的混合型缓蚀剂;电化学阻抗测试与极化曲线和失重法得到的结论一
致;SEM-EDS研究得出腐蚀产物主要为Fe,Cr, Mn的不同价态氧化物,IMTTM所形成的腐蚀产物较为致密,具有更佳的抗腐蚀性能;通过模拟等温曲线发现,IMTT 和IMTTM均符合Langmuir等温吸附规律.
【期刊名称】《石油炼制与化工》
【年(卷),期】2018(049)012
【总页数】6页(P97-102)
【关键词】曼尼希;缓蚀剂;等温吸附;咪唑啉
【作者】郭文姝;丛玉凤;黄玮;程丽华;张梓铭
【作者单位】辽宁石油化工大学化学化工与环境学部,辽宁抚顺 113001;广东石油化工学院化学工程学院;辽宁石油化工大学化学化工与环境学部,辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学化学化工与环境学部,辽宁抚顺 113001;广东石油化工学院化学工程学院;广东石油化工学院化学工程学院
【正文语种】中文
锂离子电池非水电解质中Li +迁移特性
收稿:2006年12月,收修改稿:2007年5月 3通讯联系人 e 2mail :hexm @
锂离子电池非水电解质中的Li +
迁移特性
赵吉诗 王 莉 何向明3
姜长印 万春荣
(清华大学核能与新能源技术研究院 北京102201)
摘 要 电解质是锂离子电池的重要组成部分之一,其中Li +
的迁移特性对电池性能具有显著影响。
本文综述了用于锂离子电池的凝胶、聚合物和非水液态电解质中Li +迁移特性的研究进展,分析了影响Li +
迁移的主要因素,并提出了进一步的研究重点和新的研究方法。
关键词 锂离子电池 非水电解质 电导率 Li +
迁移数中图分类号:O646;T M911 文献标识码:A 文章编号:10052281X (2007)1021467208
Transport Properties of Lithium 2Ion of E lectrolyte Used
in Lithium 2Ion B atteries
Zhao Jishi Wang Li He Xiangming
3
Jiang Changyin Wan Chunrong
(Institute of Nuclear &New Energy T echnology ,Tsinghua University ,Beijing 102201,China )
Abstract The ability to conduct ions is the basic function of non 2aqueous electrolytes used in the lithium 2ion batteries.It determines how fast the energy stored in electrodes can be delivered.Recent advances of the transport properties of the lithium ion in the non 2aqueous electrolyte including the gel ,polymer and liquid systems are reviewed.The factors in fluencing the trans fer of the lithium ion and the prospects of the research are als o discussed.
测量方法
用交流阻抗法,用CHI电化学分析仪
测试电导率,测试过程交流微扰幅度为5 mV,频率
范围为1~105 Hz。
(1) 吸碱率切取10 cm ×10 cm的原纸, 称量,
记为m1 ; 浸入质量分数30%的KOH溶液中, 015 h
后取出, 悬挂10 min, 称量, 记为m2 ; 吸碱率为(m2
- m1 ) /m1 ×100%。
(2) 电解液保留率切取314 cm ×5 cm的原纸,
称量, 记为m3 ; 浸入质量分数30%的KOH溶液中,
充分浸泡后, 取出, 放在滤纸上, 再在原纸上加
100g重物, 压30 s, 称量, 记为m4 ; 电解液保留率
为(m4 - m3 ) /m3 ×100%。
(3) 吸碱高度每张纸切取15mm ×250mm的试
样2条, 夹在试样夹上, 试样垂直地浸入温度20℃、质量分数30%的KOH溶液中准确至5mm, 015 h后,
记录水爬升高度, 即为吸碱高度。
收缩率:根据GB/T 12027—2004标准[4],裁取100 mm×100 mm样品5张,在110℃烘箱中处理1 h,然后测其纵向尺寸。
穿刺强度:根据Din 53373标准[5],采用一个没
有锐边缘的直径为1 mm的针,在穿刺强度测试仪
上(深圳市新三思材料检测有限公司)以3 m/min速度刺向环状固定的薄膜,记录穿刺薄膜所需要的最
大力,以g表示。
透气性:根据ASTM D726标准[6],采用美国Gurley透气度测试仪测试,以Gurley值表示。Gurley 为在一定压力下,50 ml气体通过微孔隔膜所需的
温度对316L不锈钢在硼酸溶液中腐蚀电化学行为的影响
温度对316L不锈钢在硼酸溶液中腐蚀电化学行为的影响陈宇;陈旭;刘彤;王冠夫
【摘要】采用动电位极化和电化学阻抗谱研究了温度对316L不锈钢在硼酸溶液中的腐蚀电化学行为的影响,并通过Mott-Schottky曲线考察了不同温度下钝化膜的半导体性质.结果表明,316L不锈钢在35~85℃均能形成稳定的钝化膜.温度的升高并没有改变腐蚀机理,但温度的升高促进了腐蚀反应的阳极过程,加快了腐蚀速率.随着温度的升高电荷转移电阻下降.Mott-Schottky曲线结果表明,温度对于316L 不锈钢钝化膜的半导体本征性质没有根本影响,在-0.3~0.3 V(SCE)电位区间内钝化膜呈n型半导体特征;在0.3~1.5 V(SCE)电位区间内钝化膜呈p型半导体特征.施主密度与受主密度随着温度的升高而增大.
【期刊名称】《腐蚀与防护》
【年(卷),期】2014(035)004
【总页数】5页(P344-347,351)
【关键词】316L不锈钢;温度;动电位极化;电化学阻抗谱;Mott-Schottky曲线【作者】陈宇;陈旭;刘彤;王冠夫
【作者单位】辽宁石油化工大学石油天然气工程学院,抚顺113001;辽宁石油化工大学石油天然气工程学院,抚顺113001;辽宁石油化工大学石油天然气工程学院,抚顺113001;辽宁石油化工大学石油天然气工程学院,抚顺113001
【正文语种】中文
【中图分类】TG174.3
316L不锈钢因具有优良的耐蚀性被广泛用于压水堆核电站[1-2]。压水堆核电站
在正常运行过程中,介质温度随着机组的启动,热备用、动率运行和停堆状态的改变而改变。对于压水堆核电站而言,一回路管道中的冷却水溶液主要由硼酸
实验十 互感电路参数的测量
实验十互感电路参数的测量
————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:
实验十互感电路参数的测量
一、实验目的
1. 掌握互感电路同名端、互感系数以及耦合系数的测定方法。
2. 观察用不同材料作线圈芯以及两个线圈相对位置改变时,对互感的影响。
二、原理说明
1. 判断互感线圈同名端
判断两个耦合线圈的同名端在理论分析和实际工程中都具有重要的意义。如电话机或变压器各绕组的首、末端等,都是根据同名端进行联接的。
⑴直流判别法
如图10-1所示,当开关K闭合或断开瞬间,在L2中产生互感电势电压表指针会偏转。若K闭合瞬间指针正偏,说明b端为高电位端,则L1的a端与L2的b端为同名端;若指针反偏,则a、b为异名端。
⑵等效阻抗判别法
将两个耦合线圈L1和L2分别做两种不同的串联(a′与b和a′与b′相联),用交流电桥重新测量不同串联方式的等效电感,阻抗较大的一种是顺向串联,相连的两个端点为异名端;反之,是反向串联,相连的两端点为同名端。
⑶交流判别法
如图10-2所示,将两个绕组L1和L2的任意两端(如a′、b′端)联在一起,在其中的一个绕组(如L1)两端加一个低电压,另一绕组(如L2)开路,用交流电压表分别测出三个端电压U1、U2和U,若U=U1+U2,表明L1和L2为顺向串联,则a与b为异名端;若U=|U1-U2|,表明L1和L2为反向串联,a与b为同名端。
2. 两线圈互感系数M的测定
(1)互感电势法
在图10-2所示的L1侧施加低压交流电压U1,线圈L2开路,测出I1及U2。根据互感电势E2M≈U20=ωMI1,可求得互感系数为
电化学测试实验报告
电化学测试技术实验报告
实验地点:8号楼8313
姓名:徐荣
学号:SX1806015
指导教师:佟浩
实验一铁氰化钾的循环伏安测试
一、实验目的
1. 学习固体电极表面的处理方法;
2. 掌握循环伏安仪的使用技术;
3. 了解扫描速率和浓度对循环伏安图的影响。
二、实验原理
铁氰化钾离子[Fe(CN)6]3-亚铁氰化钾离子[Fe(CN)6]4氧化还原电对的标准电极电位为:
3- -4- e
[Fe(CN)6]3 + e= [Fe(CN)6]4© = 0.36V
电极电位与电极表面活度的Nernst方程式为:
e '
© = ©+ RT/F In (COx/CRed)
在一定扫描速率下,从起始电位(-0.2 V)正向扫描到转折电位(+0.8 V)期间,溶液中[Fe(CN)6]4-被氧化生成[Fe(CN)6]3-,产生氧化电流;当负向扫描从转折电位(+0.6 V)变到原起始电位(-0.2 V)期间,在指示电极表面生成的[Fe(CN)6]3- 被还原生成[Fe(CN)6]4-,产生还原电流。为了使液相传质过程只受扩散控制,应在加入电解质和溶液处于静止下进行电解。在0.1M NaCI溶液中[Fe(CN)6]4-的电子转移速率大,为可逆体系(1M NaCI溶液中,25°C时,标准反应速率常数为
-2 2 -1x
5.2X 10 cm s )o
三、仪器和试剂
电化学分析系统;铂盘电极;铂柱电极,饱和甘汞电极;电解池;容量瓶。
-1 -1 -1
0.50 mol • L K3[Fe(CN)6] ;0.50 mol • L K4[Fe(CN)6] ;1 mol • L NaCI
牡丹皮的含量
丹皮酚的含量测定及其分析方法的验证
李超中药学 2015201225004
摘要:丹皮酚是常用中药牡丹皮、徐长卿、芍药等中药中的主要挥发性成分之一,是衡量牡丹皮、徐长卿等中药材及其组方的多种制剂质量控制的重要指标。为评价丹皮酚药材及其复方制剂的质量,人们对丹皮酚的测定方法进行了许多研究。该文就丹皮酚的含量测定及分析方法进行了评述与探讨。
关键词:丹皮酚;含量测定;分析方法
丹皮酚(paeonol)为毛茛科植物牡丹Paeonia suffruticosa Andr.的根皮及萝摩科植物徐长卿Cynanchum paniculatum(Bunge)Kitagawa.的根或全草中的挥发性成分之一。为小分子酚类化合物,白色或微黄色有光泽的针状结晶,化学名称为
2-轻基-4-甲氧基苯乙酮(如图1,分子式为C
9H
10
O
3
;分子量166.18)。气味微辣,
极性较低,熔点49℃-51℃,易溶于乙醇和甲醇,溶于乙醚、丙酮、苯、氯仿及二硫化碳中,稍溶于水,不溶于冷水,在热水中可溶解,能随水蒸气挥发[1]。丹皮酚味苦、辛,丹皮酚具有抗心律失常、抗动脉粥样硬化、抗血栓形成、扩张管、降血压、降血糖等,还具有抗炎、抗菌抗病毒及调节免疫功能等作用[2]。
丹皮酚是衡量牡丹皮、徐长卿等中药材及以其组方的多种制剂质量控制的重要指标。2015版药典规定牡丹皮按干燥品计算,含丹皮酚不得少于1.2%,徐长卿按干燥品计算,含丹皮酚不得少于 1.3%[3]。为评价含丹皮酚药材及其复方制剂的质量,人们对丹皮酚的测定方法进行了许多研究。本文就丹皮酚的含量测定的分析方法作一概述。
交流阻抗的原理
交流阻抗的原理
交流阻抗是指在交流电路中,电流和电压之间的复数比值。它与电路元件的阻抗、电感和电容等参数密切相关。
交流电路中的电流和电压通常是随时间变化的,因此不能简单地用电阻的概念来描述电路中的阻力。交流阻抗的概念应运而生,它是一个复数,由实部和虚部组成。
在交流电路中,阻抗可以分为电阻性阻抗、电感性阻抗和电容性阻抗。
电阻性阻抗是交流电路中电阻的阻力。与直流电路中的电阻相似,它是由电路中的电阻性元件(如电阻器)引起的。
电感性阻抗是交流电路中电感器的阻力。当交流电通过电感器时,电流和电压之间存在相位差,导致电感器对电流的阻碍作用,即电感性阻抗。
电容性阻抗是交流电路中电容器的阻力。当交流电通过电容器时,电流和电压之间也存在相位差,导致电容器对电流的阻碍作用,即电容性阻抗。
根据欧姆定律,交流电路中的电压和电流满足V = IZ,其中V 表示电压,I表示电流,Z表示交流电路的阻抗。
交流阻抗的计算可以通过频率、电感值和电容值来确定。对于纯电阻,阻抗等于电阻。对于纯电感和纯电容,阻抗分别等于
jωL和1/jωC,其中j是虚数单位,ω是角频率,L是电感的值,C是电容的值。
通过计算交流阻抗,可以确定电路中电流和电压的相位差,以及电路的功率因数等重要参数。交流阻抗的正确计算对于分析和设计交流电路至关重要。
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Cd Rct
Z Im ZRe Ru
将上式代入到第一个式中,可得
ZRe Ru
1
Rct Z Im 2
ZRe Ru
2
14
将上式取倒数,变形后
ZRe Ru 2 Rct ZRe Ru ZIm2 0
ZRe Ru
2 Rct
• 由于采用了小幅度条件,等效电路中的元件可认为在 这个小幅度电势范围内保持不变。
• 交流阻抗法也被称为“准稳态方法”。由于采用小幅 度正弦交流信号,当在平衡电势附近进行测量时,电 极上交替地出现阳极过程和阴极过程,不会导致极化 现象的积累性发展和电极表面状态的积累性变化。
7
10.1.5 电化学交流阻抗法的特点
9
10.2.1 电极阻抗与等效电路的关系
• 根据等效电路,可以确定电极阻抗为
1
Z
Ru
jCd
1 Rct
Z
Ru
Rct
1 2Cd2Rct2
j
1
Cd Rct2 2Cd2Rct2
ZRe
Ru
Rct
1 2Cd2Rct2
ZIm
1
Cd Rct2 2Cd2 Rct
2
10
对阻抗的实部进行变换,可得
1 RS Ru
1 Rct
Cd 2 Rct 2
1
: 2
用 RS Ru
作图,得到一条直线。
Rct
1 截距
Cd 斜率 截距
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• (2)虚频特性曲线
对阻抗的虚部进行变换,可得
用 CS :
1
2
11
CS Cd Cd Rct2 2
作图,得到一条直线。
10.1.4 电化学系统的等效电路 • 如果用一系列的电学元件和一些电化学中特有
的“电化学元件”来构成一个电路,它的阻抗 谱同测得的电化学阻抗谱一样,那么就称这个 电路为这个电化学体系的等效电路 (equivalent circuit),而所用的电学元件 或“电化学元件”就叫做等效元件。
1
有时交流阻抗实验是在两电极体系(如滴汞电 极体系或超微电极体系)中进行的:
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RA
CAB
Cd
Cd’
Zf
RΩ
Zf’
RB B
图10-1-3 电解池的等效电路
图中A、B两端分别代表研究电极和辅助电极。
2
如果研究电极和辅助电极均为金属电极,电极的欧
姆电阻很小,可忽略不计;两电极间的距离比双电
层厚度大得多(双层厚度一般不超过10-5cm),故
比双层电容小得多,且RΩ不是很大,则CAB支路容 抗很大,可略去。这样,电解池等效电路可简化为
• 应该注意的是,电解池等效电路中的溶液欧姆电阻是 研究电极和辅助电极之间的溶液欧姆电阻,而研究电 极体系等效电路中的溶液欧姆电阻则是参比电极的 Luggin毛细管管口与研究电极之间的溶液欧姆电阻。
2020/1/29
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10.1.5 电化学交流阻抗法的特点
• 当采用小幅度的正弦波信号,电势和电流之间则可看 作近似成线性关系。
如图10-1-4所示。
Cd
Cd’
A
Zf
RΩ
Zf’
B
3
• 若辅助电极面积很大,远大于研究电极,
则 Cd’ 很大,其容抗很小,支路相当于短
路,因而辅助电极的阻抗部分可以忽略。
4
• 如果采用三电极体系测定研究电极的交流阻抗,则研 究电极体系的等效电路如图所示。
5
• 图10-1-5和图10-1-6中的等效电路具有完全相同的结 构,这是因为无论采用两电极体系还是三电极体系, 都会采取一定的措施突出研究电极的阻抗部分,从而 对研究电极进行研究。
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10.2 传荷过程控制下的简单电极体系的 电化学阻抗谱法
• 在某一直流极化稳态下进行电化学阻抗谱测试, 如果浓差极化可以忽略,亦即由扩散过程引起的 阻抗可以忽略,电极处于传荷过程(电化学步骤) 控制,其等效电路可简化如下。
Cd
Ru
需要什么条件?
Rct
(1)小幅度信号;(2)正弦波频率较高 (单向极化时间短)。
ZIm ω→∞
0A
Ru
B B’ ω→0
D D’ C
Rct
ZRe
Z Re
Ru
Rct
1 2Cd2 Rct 2
ZIm
Cd Rct2 1 2Cd2Rct2
如果电极等效电路中还有电感元件,而电感的感抗为 jL
那么阻抗的虚部也有可能为负数,则复数平面图 上也有 可能出现实轴以下的部分。
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• 由于传荷控制下,电极等效电路中只存在电阻、电容元件, 等效电路也可用下面的电路来代替。
RS
CS
• 电极阻抗也可写为
Z
RS
j1
CS
ZRe
RS
Ru
Rct
1 2Cd2Rct2
ZIm
1
CS
1
Cd Rct2 2Cd2Rct
2
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10.2.2 频谱法`
• (1)实频特性曲线
ZIm ω→∞
B B’ ω→0
OA Ru
0A
Ru
AC Rct
D D’ C
Rct
ZRe
在半圆的顶点B处,横坐标为
ZRe
B
Ru
1
Rct
B2Cd
2
Rct
2
Ru
Rct 2
BCd
R。 ct
1
1
Cd
B Rct
因此利用半圆顶点的角频率ωB即可求出Cd
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• 如果在测量的数据中没有顶点B,不知道顶点B的 角频率,就难以利用上式来计算Cd。
• 由于采用了小幅度正弦交流电信号,有关正弦交流电 的现成的关系式、测量方法、数据处理方法可以借鉴 到电化学系统的研究中。
• 同时,电化学阻抗谱方法又是一种频率域的测量方法, 它以测量得到的频率范围很宽的阻抗谱来研究电极系 统,因而能得到更多的动力学信息及电极界面结构的 信息。
• 在小幅度暂态激励信号的作用下,通常扩散过程的等 效电路只能用半无限均匀分布参数的传输线来表示。
Rct
1 斜率 截距
Cd 截距
• 采用频谱法测量电荷传递电阻和双电层电容具有一定
的局限性:必须首先知道电极过程处于电化学步骤控
制;另外,采用实频特性曲线法还必须事先知道的Ru
参数。
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10.2.3 复平面图法
Z Re
Ru
1
Rct 2Cd
2
Rct
2
ZIm
Cd Rct2 1 2Cd2Rct2
ZRe Ru
Rct 2 4
Z
2 Im
Rct 2 4
ZRe
Ru
Rct 2
2
ZIm2
Rct 2
2
可以看出,在复平面图上,(ZRe, ZIm)点的轨 迹是一个圆。圆心的位置在实轴上,其坐标为
(Ru+Rct/2,0)。圆的半径为R ct/2。
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• 阻抗的虚部总为正值。因此,在复平面图上点的 轨迹只有实轴以上的半圆曲线,如图所示 。