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东华分析——快速电流脉冲电化学方法

发布时间:2022-06-28    浏览量:167

基本定义

快速电流脉冲是一种常用的电化学方法,可以应用在电分析、电化学工程等多个研究领域。特别是2~5步的多电流脉冲技术,由于其多实验参数的控制能力,常用于脉冲电沉积等快速电流脉冲实验。

就快速电流脉冲的电化学技术而言,因脉冲的步数多,周期短,响应快,周期的数量多,采集的数据量大,数据采集频率高等特点,对电化学工作站提出了更高的要求。

激励信号

基本信号

征本实验方法是通过对测试体系施加脉冲电流值,设置不同的脉冲宽度以及每点时间,进行电压信号采集。

图1 快速电流脉冲的激励信号

关键参数及一般应用范围

  • 脉冲数:1~5;如选择2,则可施加三个电流脉冲信号。

  • 电流1(mA):脉冲电流值,根据实验使用的样品或电极的表观面积及相应的电流密度设置;宽度(s):脉冲宽度。

  • 电流2(mA)、电流3(mA)、电流4(mA)、电流5(mA):同上;宽度(s):脉冲宽度。

  • 每点时间(s):表示采集每个数据点所用时间。

  • 循环次数:1-1000000。

  • 全部点数:每点时间×循环次数。

研究体系及实验曲线

ZHL-02镀银液,WE-Cu片(确定具体面积),CE+RE-Ag片。

改变周期长度的对比

周期长度10 s

  • 电流1:-45 mA,宽度:5 s;电流2:0 mA,宽度:5 s

  • 每点时间:0.01 s,循环次数60次

  • 占空比:1:1。总脉冲时间600 s

图片

周期长度10 s的快速电流脉冲曲线;

图片

选择放大后的10个周期。

周期长度5 s

  • 电流1:-45 mA,宽度:2.5 s;电流2:0 mA,宽度:2.5 s。

  • 每点时间:0.01 s,循环次数120次。

  • 占空比:1:1,总脉冲时间600 s。

    图片

    周期长度5 s的快速电流脉冲曲线

    图片

    选择放大后的10个周期

    周期长度2.5 s

    图片

    周期长度2.5 s的快速电流脉冲曲线

    图片

    选择放大后的10个周期

    周期长度0.5 s

    图片

    周期长度0.5 s的快速电流脉冲曲线

    图片

    选择放大后的10个周期

    周期长度0.2 s

    图片

    周期长度0.2 s的快速电流脉冲曲线

    图片

    选择放大后的10个周期

    周期长度0.1 s

    • 电流1:-45 mA,宽度:0.05 s;电流2:0 mA,宽度:0.05 s

    • 每点时间:0.001 s,循环次数6000次

    • 占空比:1:1,总脉冲时间600 s


      周期长度0.1 s的快速电流脉冲曲线

      选择放大后的10个周期

      周期长度0.05 s

    • 电流1:-45 mA,宽度:0.025 s;电流2:0 mA,宽度:0.025 s

    • 每点时间:0.001 s,循环次数12000次

    • 占空比:1:1,总脉冲时间600 s

周期长度0.05 s的快速电流脉冲曲线

选择放大后的10个周期

            周期长度0.01 s

  • 电流1:-45 mA,宽度:0.005 s;电流2:0 mA,宽度:0.005 s

  • 每点时间:0.0005 s,循环次数60000次

  • 占空比:1:1,总脉冲时间600 s


周期长度0.01 s的快速电流脉冲曲线

选择放大后的10个周期

      占空比4:1

  • 电流1:-45 mA,宽度:0.08 s;电流2:0 mA,宽度:0.02 s

  • 每点时间:0.001 s,循环次数3600次

  • 周期长度0.1 s,总脉冲时间360 s


占空比4:1的快速电流脉冲曲线

选择放大后的10个周期

   占空比1.5:1

  • 电流1:-45 mA,宽度:0.06 s;电流2:0 mA,宽度:0.04 s

  • 每点时间:0.001 s,循环次数3600次

  • 周期长度0.1 s,总脉冲时间360 s


占空比1.5:1的快速电流脉冲曲线

图片

选择放大后的10个周期

占空比1:1

  • 电流1:-45 mA,宽度:0.05 s;电流2:0 mA,宽度:0.05 s

  • 每点时间:0.001 s,循环次数3600次

  • 周期长度0.1 s,总脉冲时间360 s

占空比1:1的快速电流脉冲曲线

图片

选择放大后的10个周期

占空比1:1.5

  • 电流1:-45 mA,宽度:0.04 s;电流2:0 mA,宽度:0.06 s

  • 每点时间:0.001 s,循环次数3600次

  • 周期长度0.1 s,总脉冲时间360 s

    图片

    占空比1:1.5的快速电流脉冲曲线

    图片

    选择放大后的10个周期

占空比1:4

  • 电流1:-45 mA,宽度:0.02 s;电流2:0 mA,宽度:0.08 s

  • 每点时间:0.001 s,循环次数3600次

  • 周期长度0.1 s,总脉冲时间360 s

图片

占空比1:4的快速电流脉冲曲线

图片

选择放大后的10个周期

其他应用领域

快速电流脉冲技术还可以应用在以下领域:环境污染物检测,如用于除去废水中的金属、检测大气颗粒物单颗水平;电池动态应力测试、电池循环寿命测试;纳米材料制备;电力电缆中故障排查;电极过程动力学研究,电极材料的组成、特性、金属腐蚀等领域。



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