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电化学阻抗谱的三种分析方法介绍

发布时间:2021-05-11浏览:364次
电化学阻抗谱(ElectrochemicalImpedanceSpectroscopy,简写为EIS),早期的电化学文献中称为交流阻抗(ACImpedance)。阻抗测量原本是电学中研究线性电路网络频率响应特性的一种方法,引用到研究电极过程,成了电化学研究中的一种实验方法。
 
电化学阻抗谱的三种分析方法:实验、模型和仿真 App。
 
电化学阻抗谱:实验
电化学阻抗谱(Electrochemical impedance spectroscopy,简称 EIS)是电化学领域广泛使用的实验方法,应用于电化学传感、电池和燃料电池的研究。这项技术的工作原理是,首先在固定电压下使电池极化,然后施加一个小的附加电压(偶尔施加电流)来干扰系统。扰动输入随时间作时谐振荡,产生交流电。
 
电化学阻抗谱:模型
为了模拟 EIS 实验,我们必须描述关键的基础物理和化学效应,即电极动力学、双层电容和电化学反应物的扩散。在电分析系统中,大量人工添加的支持电解质使电场保持在较低水平,因此可以忽略溶液电阻。在这种情况下,我们可以使用扩散方程(菲克定律)描述系统中化学物质的质量传递,并利用合适的边界条件描述电极动力学和电容。在 COMSOL Multiphysics® 软件中,我们使用电分析接口和“电极表面”边界特征来描述这些方程。
 
电化学阻抗谱:仿真 App
电化学仿真的一个常见要求是仿真结果需“符合”实验数据,以便确定未知的物理量,或者更笼统地说,便于解释数据。即便是经验十足的电化学分析人员,也很难直观地“看到”像奈奎斯特图这样的基础图中的物理现象和化学反应。然而,通过在一系列条件下模拟这些绘图,我们可以揭示不同效应对整个图的影响。
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