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電化學(xué)工作站工作原理是什么?了解電化學(xué)工作站工作原理前,我們先來談?wù)勅姌O體系中兩個(gè)回路:電壓回路(WE-RE)和電流回路(WE-CE)。一般電化學(xué)工作站測量的前提是在你的測量環(huán)境中構(gòu)建了這兩個(gè)回路。
首先假設(shè)是三電極體系,三電極體系一般用于含有液/固界面的體系,或者通俗說含有液體的體系?!就扑]閱讀:電化學(xué)工作站接口正確打開的方式】
1. 電化學(xué)工作站控制的電位到底是個(gè)什么電位?它控制的表面上是工作電極相對(duì)于參比電極的電位差,本質(zhì)上是電極和溶液形成的界面的界面電勢差。做電化學(xué)的人要達(dá)到這種境界:拿著一支電極,你看到的不是一根棍子,而是一個(gè)界面。
2. 為什么要參比電極?既然我們要控制的是界面電位差,如何控制,答案是儀器無法控制。但是我們可以間接控制!很幸運(yùn),有這樣一種電極,它跟一種液體形成的界面電勢差是恒定的而且已知的,這就是我們所說的參比電極。因此,只要我們知道了工作電極相對(duì)于參比電極的電勢差,我們也就間接知道了電極和溶液之間界面的電位差。換言之,只要我們控制了工作電極相對(duì)于參比電極的電勢差,我們也就間接控制了電極和溶液之間界面的電勢差。
3. 為什么需要對(duì)電極?有了參比電極,我們就可以測量/控制工作電極和溶液的界面電勢差。然而,我們也想控制(或者測量)一定電流流過電極/溶液界面,那就必須構(gòu)成電流回路。雖然研究電極和參比電極構(gòu)成了一個(gè)回路,但參比電極干不了這個(gè)活(除非是超微電極或者電流非常小),因?yàn)槲覀冎离娏髁鬟^電極后電極會(huì)發(fā)生極化(除非是理論上的完全不可極化電極),也就是界面電位差會(huì)發(fā)生變化,試想如果參比電極的電位因極化而不再恒定,那他也就不能起到參考的作用了。所以,我們必須引入另外一個(gè)電極,專門用于輸入輸出電流,這就對(duì)電極。
這樣前面所說的兩個(gè)回路就形成了。工作電極和參比電極構(gòu)成電壓回路,儀器工作的時(shí)候不斷測量這兩個(gè)電極的電勢差,如果大于/小于設(shè)定值,儀器就提升/降低對(duì)電極的輸出電壓,通過強(qiáng)制增大/減小流過液/固界面的電流而改變界面電勢差,直到測量值等于設(shè)定值為止,這個(gè)過程完全由硬件在瞬間完成。這就是電化學(xué)工作站的原理(恒電流模式也是類似的)。順便說下,剛才提到的對(duì)電極會(huì)提升或者降低輸出電壓,但他不能無限度地提升/降低,對(duì)電極輸出電壓的上下限就是所謂的槽壓。