一種用于電化學(xué)的裝置——恒流器

時(shí)間：2024/7/16閱讀：484

什么是恒流器？

恒電流器是一種用于電化學(xué)的裝置。

該裝置對(duì)樣品施加電壓，引起化學(xué)反應(yīng)，并檢測(cè)化學(xué)反應(yīng)引起的物理量的變化。恒電流儀通常與恒電位儀結(jié)合使用，恒電位儀也是電化學(xué)中使用的測(cè)量裝置。

這兩個(gè)設(shè)備控制包含三種類型電極的單元：樣品電極、對(duì)電極和參比電極。恒電位儀和恒電流儀控制不同的東西；前者控制電壓，后者控制電流。

恒流器的用途

恒流器用于計(jì)時(shí)電位法和電池放電/充電測(cè)試。

1. 計(jì)時(shí)電位法

這是一種通過跟蹤電位隨時(shí)間的變化來測(cè)量數(shù)據(jù)的方法。通常，與電化學(xué)反應(yīng)相關(guān)的參數(shù)是通過使恒定電流通過樣品電極并且在樣品電極和電解質(zhì)之間沒有流動(dòng)來獲得的。

獲得的參數(shù)包括參與氧化還原反應(yīng)的物質(zhì)的濃度和擴(kuò)散系數(shù)。為了處理電解質(zhì)中存在的成分的氧化還原反應(yīng)，使用不易溶解成離子的鉑作為測(cè)量的電極。

2. 電池放電和充電

電池有兩種類型：一次電池和二次電池。原電池是一次性電池，只能放電。另一方面，二次電池是可以放電和充電并且可以重復(fù)使用的電池。

恒流器用于評(píng)估放電和充電的性能。鋰離子電池是可放電和再充電的電池的示例。鋰離子電池用作智能手機(jī)和混合動(dòng)力汽車的電池。

恒電流原理

恒流器不僅需要測(cè)量被測(cè)物體，還需要信號(hào)發(fā)射器和PC。頻率響應(yīng)分析儀 (FRA) 用作信號(hào)發(fā)射器。 FRA 添加了恒定頻率的正弦曲線。 FRA 輸出的正弦曲線被輸入到恒流器并生成電壓。恒流器內(nèi)產(chǎn)生的電壓使電流流過待測(cè)物體，樣品發(fā)出的響應(yīng)信號(hào)被輸入至恒流器。

輸入到恒流器的信號(hào)被轉(zhuǎn)換成波并輸入到FRA。此時(shí)，生成與輸入的正弦波相比相位偏移了ω(歐米伽)的正弦(ω)波。請(qǐng)注意，相移根據(jù)測(cè)量對(duì)象而變化。

sin (ω) 波在 FRA 內(nèi)進(jìn)行傅里葉變換，僅提取測(cè)量頻率處的分量。最后將傅里葉變換提取的數(shù)據(jù)發(fā)送至PC機(jī)。監(jiān)控該值可以定量評(píng)估該參數(shù)。

有關(guān)恒電流儀的其他信息

1. FRA原理

FRA（Frequency Response Analyzer），也稱為頻率響應(yīng)分析儀，是一種向被測(cè)物體施加正弦波信號(hào)并觀察其頻率響應(yīng)的設(shè)備。 FRA 使用稱為單正弦相關(guān) (SSC) 的數(shù)字相關(guān)方法來確定阻抗。

FRA 是電化學(xué)測(cè)量應(yīng)用中常用的測(cè)量方法，因?yàn)樗梢詫?shí)現(xiàn)非常高精度的測(cè)量，基本幅度精度為 0.1%，基本相位精度為 0.1 度。從測(cè)量目標(biāo)返回的響應(yīng)信號(hào)是不僅包括輸入信號(hào)頻率還包括其他頻率分量的信號(hào)。

FRA將響應(yīng)信號(hào)乘以與輸入信號(hào)同相的正弦波和相移90度的正弦波，得到僅輸入信號(hào)頻率的頻率。通過分為實(shí)部和虛部，可以在響應(yīng)信號(hào)中獲得與輸入信號(hào)相同的頻率分量。

2. FRA的特點(diǎn)

FRA的特點(diǎn)之一是其出色的降噪功能。 FRA 可以通過使用單正弦相關(guān)方法的單次測(cè)量將高頻分量降低至 -60 dB 或更低，并且可以通過增加積分次數(shù)來消除更多噪聲分量。即使您要分析的信號(hào)的幅度低于噪聲，也可以將其提取出來。

另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可測(cè)量的頻率范圍很寬（10uHz至1MHz）。由于內(nèi)部振蕩器的輸出也經(jīng)過數(shù)字處理，因此不存在波形失真。