一種控制電位和電流并測(cè)量電位的裝置——恒電位儀

時(shí)間：2024/7/23閱讀：324

什么是恒電位儀？

恒電位儀是一種控制電位和電流并測(cè)量電位的裝置。

在電解質(zhì)中由工作電極、對(duì)電極和參比電極組成的三電極系統(tǒng)中，控制工作電極和參比電極之間的電壓并測(cè)量工作電極和對(duì)電極之間流動(dòng)的電流。用于電化學(xué)測(cè)量，常與恒電流儀、函數(shù)發(fā)生器配合使用。

恒電流儀精確控制流經(jīng)電極的電流并任意調(diào)節(jié)電反應(yīng)的化學(xué)速率，而恒電位儀則控制電極的電位并測(cè)量當(dāng)時(shí)流經(jīng)電極的電流。市場(chǎng)上有許多型號(hào)可以讓您通過一臺(tái)設(shè)備在恒電流器和恒電位器之間切換。

恒電位儀用途

恒電位儀主要用于電化學(xué)測(cè)量。實(shí)際上，它很少單獨(dú)用作恒電位儀，最常與恒電流儀和函數(shù)發(fā)生器結(jié)合使用。

單獨(dú)的恒電位儀只能進(jìn)行恒壓控制，但與這些設(shè)備結(jié)合使用時(shí)，可以進(jìn)行電壓掃描操作和脈沖輸出，并且通過測(cè)量響應(yīng)，可以更深入地了解目標(biāo)物的電化學(xué)特性。做。

恒電位儀原理

恒電位儀原理的關(guān)鍵點(diǎn)在于它利用運(yùn)算放大器進(jìn)行負(fù)反饋控制。

運(yùn)算放大器用圖1所示的電路符號(hào)表示，具有以下兩個(gè)特性。

內(nèi)部阻抗非常大
正負(fù)輸入端的電壓可以認(rèn)為是相同的（VIN1=VIN2）

一種控制電位和電流并測(cè)量電位的裝置——恒電位儀

圖 1. 運(yùn)算放大器電路符號(hào)

使用運(yùn)算放大器的電路實(shí)現(xiàn)恒電位儀的以下主要功能。

防止電流流向參考極
控制工作電極相對(duì)于參比電極的電位
測(cè)量工作電極和對(duì)電極之間流動(dòng)的電流

高內(nèi)阻抗阻止電流流向參比電極，正負(fù)端電壓相同，因此可以將設(shè)定電壓作為參比電極電壓。

運(yùn)算放大器可以測(cè)量電流，因?yàn)樗敵雠c流動(dòng)電流相對(duì)應(yīng)的電壓。

有關(guān)恒電位儀的其他信息

1.什么是電化學(xué)測(cè)量？

圖 2.伏安圖示例。

電化學(xué)測(cè)量是一種測(cè)量方法，其中從電源或其他電路向特定樣品施加電信號(hào)以引起化學(xué)反應(yīng)，并根據(jù)響應(yīng)信號(hào)評(píng)估樣品內(nèi)部發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。

一個(gè)常見的例子是水電解。通過將連接到恒電位儀的電極插入水中并從外部電路施加電能，可以在工作電極上加速或逆轉(zhuǎn)水分解反應(yīng)。這可用于開發(fā)促進(jìn)水電解的催化劑。

另外，在伏安圖測(cè)量中，使用計(jì)算機(jī)將受控電極電位從數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，并且將恒電位儀測(cè)量的電解電流數(shù)字化并由計(jì)算機(jī)讀取。通過這樣做，您可以找出響應(yīng)電壓變化有多少電流流動(dòng)。

根據(jù)伏安圖，可以考慮在每個(gè)電位下工作電極上發(fā)生什么樣的氧化/還原反應(yīng)。

2. 使用三電極系統(tǒng)的原因

圖3 恒電位儀和三電極系統(tǒng)示意圖

在電化學(xué)測(cè)量中，需要準(zhǔn)確地知道電極上發(fā)生的反應(yīng)的電位。當(dāng)使用雙電極系統(tǒng)進(jìn)行電化學(xué)測(cè)量時(shí)，電流同時(shí)流過工作電極和對(duì)電極，這會(huì)導(dǎo)致稱為極化的現(xiàn)象，從而無法準(zhǔn)確測(cè)量電位。極化是指電流流過電路引起的電極電位的變化。

因此，添加參比電極作為第三電極，形成由工作電極、對(duì)電極和參比電極組成的三電極系統(tǒng)。通過不讓電流流過參比電極并測(cè)量工作電極和參比電極之間的電位差，可以準(zhǔn)確地測(cè)量工作電極的電位。

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