东华分析——快速电流脉冲电化学方法

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

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

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

  

  占空比1:1.5的快速电流脉冲曲线

  

  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

占空比1:4的快速电流脉冲曲线

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。