電化學(xué)工作站的應(yīng)用及說(shuō)明

  電化學(xué)是研究電和化學(xué)反應(yīng)相互關(guān)系的科學(xué)。電和化學(xué)反應(yīng)相互作用可通過(guò)電池來(lái)完成，也可利用高壓靜電放電來(lái)實(shí)現(xiàn)，二者統(tǒng)稱電化學(xué)，后者為電化學(xué)的一個(gè)分支，稱放電化學(xué)。因而電化學(xué)往往專指“電池的科學(xué)”。
電池由兩個(gè)電極和電極之間的電解質(zhì)構(gòu)成，因而電化學(xué)的研究?jī)?nèi)容應(yīng)包括兩個(gè)方面：一是電解質(zhì)的研究，即電解質(zhì)學(xué)，其中包括電解質(zhì)的導(dǎo)電性質(zhì)、離子的傳輸性質(zhì)、參與反應(yīng)離子的平衡性質(zhì)等，其中電解質(zhì)溶液的物理化學(xué)研究常稱作電解質(zhì)溶液理論；另一方面是電極的研究，即電極學(xué)，其中包括電極的平衡性質(zhì)和通電后的極化性質(zhì)，也就是電極和電解質(zhì)界面上的電化學(xué)行為。電解質(zhì)學(xué)和電極學(xué)的研究都會(huì)涉及到化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)和物質(zhì)結(jié)構(gòu)。
1791年伽伐尼發(fā)表了金屬能使蛙腿肌肉抽縮的“動(dòng)物電”現(xiàn)象，一般認(rèn)為這是電化學(xué)的起源。1799年伏打在伽伐尼工作的基礎(chǔ)上發(fā)明了用不同的金屬片夾濕紙組成的“電堆”，即現(xiàn)今所謂“伏打堆”。這是化學(xué)電源的雛型。在直流電機(jī)發(fā)明以前，各種化學(xué)電源是唯一能提供恒穩(wěn)電流的電源。1834年法拉第電解定律的發(fā)現(xiàn)為電化學(xué)奠定了定量基礎(chǔ)。
19世紀(jì)下半葉，經(jīng)過(guò)赫爾姆霍茲和吉布斯的工作，賦于電池的“起電力”(今稱“電動(dòng)勢(shì)”)以明確的熱力學(xué)含義；1889年能斯特用熱力學(xué)導(dǎo)出了參與電極反應(yīng)的物質(zhì)濃度與電極電勢(shì)的關(guān)系，即著名的能斯脫公式；1923年德拜和休克爾提出了人們普遍接受的強(qiáng)電解質(zhì)稀溶液靜電理論，大大促進(jìn)了電化學(xué)在理論探討和實(shí)驗(yàn)方法方面的發(fā)展。
20世紀(jì)40年代以后，電化學(xué)暫態(tài)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展、電化學(xué)方法與光學(xué)和表面技術(shù)的聯(lián)用，使人們可以研究快速和復(fù)雜的電極反應(yīng)，可提供電極界面上分子的信息。電化學(xué)一直是物理化學(xué)中比較活躍的分支學(xué)科，它的發(fā)展與固體物理、催化、生命科學(xué)等學(xué)科的發(fā)展相互促進(jìn)、相互滲透。
在物理化學(xué)的眾多分支中，電化學(xué)是唯一以大工業(yè)為基礎(chǔ)的學(xué)科。它的應(yīng)用主要有：電解工業(yè)，其中的氯堿工業(yè)是僅次于合成氨和硫酸的無(wú)機(jī)物基礎(chǔ)工業(yè)；鋁、鈉等輕金屬的冶煉，銅、鋅等的精煉也都用的是電解法；機(jī)械工業(yè)使用電鍍、電拋光、電泳涂漆等來(lái)完成部件的表面精整；環(huán)境保護(hù)可用電滲析的方法除去氰離子、鉻離子等污染物；化學(xué)電源；金屬的防腐蝕問(wèn)題，大部分金屬腐蝕是電化學(xué)腐蝕問(wèn)題；許多生命現(xiàn)象如肌肉運(yùn)動(dòng)、神經(jīng)的信息傳遞都涉及到電化學(xué)機(jī)理。應(yīng)用電化學(xué)原理發(fā)展起來(lái)的各種電化學(xué)分析法已成為實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)監(jiān)控的不可缺少的手段。
CS系列電化學(xué)工作站由高速M(fèi)CU、高精度FET集成電路組成，內(nèi)置DDS數(shù)字信號(hào)合成器、高功率恒電位/恒電流儀、雙通道相關(guān)分析器和雙通道高速16bit/高精度24bitAD轉(zhuǎn)換器。能完成線性掃描循環(huán)伏安(CV)、階梯波循環(huán)伏安(SCV)、方波循環(huán)伏安(SWV)、差分脈沖伏安(DPV)和常規(guī)脈沖伏安(NPV)以及差分常規(guī)脈沖伏安(DNPV)等電分析方法；還可以完成恒電流(位)極化、動(dòng)電位(流)掃描、任意恒電流(位)方波，多恒電流(位)階躍、零電阻模式電化學(xué)噪聲(電偶電流)、電化學(xué)阻抗(EIS)等電化學(xué)測(cè)試等功能。
CS系列電化學(xué)工作站包括多種型號(hào)(CS120，CS150，CS300，CS330，CS310，CS350，CS360)，可用于較大電流和較高槽壓的電化學(xué)測(cè)量和應(yīng)用，例如電池、電分析、腐蝕、電解、電鍍等。儀器的電流輸出范圍為±2A，槽壓為±21V。電壓控制范圍：±10V；電流控制范圍：±2.0A；電流測(cè)量下限為10pA。
CorrTest測(cè)試軟件是CS電化學(xué)工作站的控制平臺(tái)，軟件基于Windows98/2000/XP操作系統(tǒng)，并遵守Windows軟件設(shè)計(jì)規(guī)則，易于安裝和使用。軟件包括文件管理、實(shí)驗(yàn)方法管理、多坐標(biāo)圖形顯示和縮放、數(shù)據(jù)/圖形的存貯/打印以及交互式幫助等。軟件具有良好的用戶界面，命令窗口所用的詞匯與通用的電化學(xué)術(shù)語(yǔ)保持一致，全中文菜單和界面，方便用戶的教學(xué)和科研工作。
CorrTest測(cè)試軟件還具有特別針對(duì)材料和腐蝕電化學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法，包括鈍化曲線自動(dòng)或人工反掃，電化學(xué)再活化法，溶液電阻(IR降)測(cè)量和補(bǔ)償法。Corrtest分析軟件則具有完善的數(shù)據(jù)分析功能，可對(duì)伏安曲線進(jìn)行數(shù)字平滑、積分、微分運(yùn)算，能對(duì)極化曲線進(jìn)行電化學(xué)參數(shù)解析，包括極化電阻Rp，Tafel斜率ba，bc，腐蝕電流密度icorr，腐蝕速率計(jì)算等，還可計(jì)算噪聲電阻Rn和功率譜，并可將圖形以矢量方式拷貝到MicrosoftWord文檔中。