качество Одноканальный потенциостат & Многоканальный потенциостат производитель

История С быстрым ростом мирового спроса на энергию сжигание ископаемого топлива вызвало ряд экологических проблем.Исследователи в стране и за рубежом привержены изучению чистой энергии и экологически чистых и эффективных устройств хранения и преобразования энергииС преимуществами изобилия ресурсов, чистоты и эффективности, высокой плотности энергии и экологичности водородная энергия является идеальным возобновляемым источником энергии.Источники и хранение водорода являются одним из ключевых факторов, ограничивающих его развитие.В настоящее время методы производства водорода включают производство водорода из ископаемого топлива, производство водорода из биомассы в качестве сырья и расщепление воды.производство водорода путем расщепления воды все больше привлекает внимание людей из-за преимуществ экологической защиты окружающей среды, устойчивость и легкость индустриализации и т. д. Разделение воды включает в себя реакцию эволюции кислорода (OER) и реакцию эволюции водорода (HER).особенно ОЭР, имеют медленную кинетическую скорость, что приводит к высокому избыточному потенциалу и низкой эффективности, что серьезно ограничивает разработку и практическое применение устройств преобразования энергии.Использование электрокатализатора может эффективно снизить энергетический барьер электрокаталитической реакции, ускоряют скорость реакции и уменьшают избыточный потенциал, чтобы OER мог быть эффективно завершен, тем самым повышая эффективность работы устройства преобразования.исследование высокопроизводительных электрокатализаторов ОЭР стало одним из ключевых факторов для повышения производительности устройств преобразования энергии. Теория ОЭР является важной полуреакцией электрохимических устройств преобразования энергии, таких как расщепление воды и металлические воздушные батареи.OER - это четырехэлектронный процесс с медленной кинетической скоростью, что ограничивает производительность электрохимических устройств преобразования энергии.ОЭР в кислотных и щелочных условиях включает в себя адсорбцию ООХ*Разница заключается в том, что первым этапом ОЭР в кислотных условиях является диссоциация воды, а конечным продуктом являются H+и O2, в то время как первым этапом ОЭР в щелочных условиях является адсорбция OH-, и конечным продуктом является H2О и О2, как показано в следующей формуле.Кислотная среда: Общая реакция:2H2O → 4H++ О2+ 4e- *+ H2О, О, О!*+ H++ e-О, да.*О*+ H++ e-О*+ H2O OOH*+ H++ e-ООХ* *+ О2+ H++ e-Алкальная среда: Общая реакция:4OH-→ 2H2О + О2+ 4e- *+ OH-ОНО*+ e-О, да.*+ OH-О*+ H2О + е-О*+ OH-ООХ*+ e-ООХ*+ OH- *+ О2+ H2О + е- где * означает активное место на поверхности катализатора, а OOH*, O* и OH* - промежуточные вещества адсорбции.Согласно четырехступенчатому механизму электронной реакции ОЭР, важные факторы для улучшения каталитической эффективности ОЭР могут быть проанализированы с теоретической точки зрения:(1) Хорошая проводимость. Поскольку процесс реакции OER представляет собой реакцию с четырьмя электронами, хорошая проводимость определяет быструю передачу электронов,который помогает прогрессу каждой элементарной реакции.(2) У катализатора сильная адсорбция OH-Чем больше количество ОГ-чем легче для последующих трехэтапных электронных реакций продолжить.(3) Сильная способность химического десорбции кислорода и слабая способность физического адсорбции кислорода.2молекулы, полученные во время каталитического процесса, более легко десорбируются из активного места катализатора; если физическая кислородная способность адсорбирования слаба, то2молекулы с большей вероятностью будут осаждаться с поверхности электрода, и скорость реакции OER может быть повышена.Это имеет важное направляющее значение для синтеза и приготовления катализаторов OER. Оценка эффективности катализатора ОЭР Первоначальный потенциал и сверхпотенциал Начальный потенциал является важным показателем каталитической активности электрокатализатора.Многие электрокатализаторы OER содержат элементы переходного металла, такие как FeОни будут подвергаться окислительным реакциям во время процесса ОЭР и генерировать окислительные пики, что является большим препятствием для наблюдения за начальным потенциалом.в процессе ОЭР, более научным и надежным является наблюдение соответствующего сверхпотенциала при плотности тока 10 10 мА см-2или выше.Сверхпотенциал получается при помощи линейной волтамметрии с помощью свертывания (LSV).RHE) при специфической плотности тока (обычно 10 mA cm-2) и равновесном потенциале реакции электрода 1.23 V, как правило, в мВ. Как показано на рисунке 1, в зависимости от разницы в сверхпотенциале электрокатализатора OER при плотности тока 10 mA в см-2,Критерии оценки его каталитического эффекта также отличаются.Чем меньше сверхпотенциал, тем меньше энергии требуется для реакции, и тем лучше активность катализатора.Сверхпотенциал катализатора с идеальной каталитической активностью обычно составляет от 200 до 300 мВ. Рисунок 1. Критерии оценки каталитической активности Напряжение стола График Тафеля - это кривая связи между потенциалом электрода и поляризационным током.Он может отражать кинетику реакции процесса OER и предполагать механизм реакции процесса OERФормула уравнения:η = a + b·logгде η представляет собой сверхпотенциал, b представляет собой наклон Тафеля, j - плотность тока, а a - постоянная.Наклон Тафеля, полученный согласно уравнению, может быть использован для выяснения кинетики и скоростных шагов в процессе реакции.Как правило, чем меньше наклон Тафеля, тем меньше барьеры для переноса электронов катализатора во время процесса катализа, и тем лучше каталитическая активность. Стабильность The stability of the catalyst in the catalysis process directly determines whether it can be applied on a large scale in actual production and is one of the important indicators of catalyst performanceДля OER существует множество факторов, влияющих на активность электрокатализатора OER. Например, кислотность и базичность раствора будут влиять на стабильность катализатора.Многие электрокатализаторы OER стабильны в щелочных условияхКроме того, контактный путь электрокатализатора и рабочего электрода также оказывает большое влияние на стабильность.прямой рост катализатора in situ на рабочем электроде будет более стабильным, чем органический адгезионный агент на рабочем электроде.В настоящее время существует два электрохимических теста для оценки устойчивости катализатора. Один из них - хронопотенциометрия (т.е. гальваностатическая).и затем стабильность электрокатализатора оценивается путем наблюдения за изменением потенциала с течением времениАналогичным образом, кривая i-t (т.е. потенциостатическая) также применима для испытания катализатора. Применяя постоянный потенциал на электроде, наблюдая изменение тока со временем,мы можем определить стабильность катализатораВторой - это проведение тысяч или даже десятков тысяч испытаний циклической вольтметрии (CV) на электрокатализаторе в определенном диапазоне потенциального промета,и судить о стабильности электрокатализатора, сравнивая кривые поляризации электрокатализатора до и после циклического испытания вольтметрии.В дополнение к электрохимическим испытаниям, использование некоторых испытаний характеристики фаз, таких как XRD, XPS, SEM, TEM и т. д.Для сравнения фазовых изменений электрокатализатора до и после катализа также можно использовать для оценки устойчивости электрокатализатора.. Настройка эксперимента Инструмент: корректный потенциостатWE: Стеклянный углеродный рабочий электрод с катализатором, равномерно нанесенный на поверхностьRE: Аг/АгCl эталонный электродCE: Графитный стерженьРаствор: 0,1 M KOH Электрохимическое испытание Активность электрокатализатора Техника: циклическая вольтметрия (CV)Диапазон потенциалов: 0 ~ 1 В (против Ag/AgCl)Скорость сканирования: 50 мВт-1Техника -1 Рисунок 2. Настройка параметров CV   Рисунок 3. Настройка параметров LSV Электрохимическая импедантная спектроскопия (ЭИС) используется для изучения кинетики электрокаталитической эволюции кислорода катализатора,и импедансный спектр устанавливается путем установки эквивалентной схемыВ схему входят Rs (сопротивление раствора), Rct (сопротивление передачи заряда) и CPE (элемент постоянного фазового угла).Условия испытания электрохимического импеданса (EIS) составляют 0,5 V (против Ag/AgCl), диапазон испытаний частот составляет 1 Hz ~ 100 kHz, а напряжение нарушения составляет 5 mV. Рисунок 4. Настройка параметров EIS Стабильность электрокатализатора Для оценки устойчивости катализатора используются методы потенциостатических, гальваностатических и циклических испытаний вольтамметрии.В гальваностатическом испытании используется соответствующий ток при определенной плотности тока (обычно 10 мА см-2) как постоянный выходный ток., наблюдать изменение напряжения в течение времени испытания (10 ч), а затем оценивать стабильность.Потенциально-статический метод заключается в использовании соответствующего потенциала при определенной плотности тока (обычно 10 мА см-2) в качестве постоянного напряжения выхода, наблюдать изменение тока в течение времени испытания (10 ч), а затем оценивать стабильность.Ag/AgCl) и CV циклически сканируется 1000 циклов.Стабильность катализатора иллюстрируется путем сравнения кривых до и после испытания стабильности и анализа изменений. Рисунок 5. Параметры установки Уведомления: RE: Электрод Ag/AgCl следует хранить в темноте без света и не использовать в щелочном растворе в течение длительного времени.Насыщенный электрод каломела не следует использовать в щелочном растворе в течение длительного времени.Электрод Hg/HgO подходит для щелочного раствора. CE- при длительном испытании CV и LSV Pt-проволок или Pt-пластина оседают на поверхности катодного материала.Вам лучше не использовать его в испытаниях не драгоценных металлов в монолитной электролизной ячейке. В стеклянной электролитической ячейке возникают две проблемы: коррозия стекла в щелочном растворе и влияние на активность OER примеси Fe стекла.Если эксперимент не очень точен, стеклянная электролитическая ячейка в порядке; но если вы хотите изучить влияние содержания Fe, рекомендуется использовать политетрафторэтилен.

Коррозия металлов Когда металлический материал контактирует с окружающей средой, материал разрушается из-за химического или электрохимического воздействия. Коррозия металлов - это термодинамический спонтанный процесс, преобразующий металл с высоким энергетическим состоянием в металлическое соединение с низким энергетическим состоянием. Среди них коррозионное явление в нефтегазовой и нефтехимической промышленности является более сложным, включая электрохимическую коррозию рассола, H2S и CO2. Природа большинства коррозионных процессов электрохимическая. Электрические свойства границы металл/раствор электролита (двойной электрический слой) широко используются в исследованиях механизма коррозии, измерениях коррозии и промышленном мониторинге коррозии. Электрохимические методы, обычно используемые в исследованиях коррозии металлов: потенциал разомкнутой цепи (OCP), поляризационная кривая (график Тафеля), электрохимическая импедансная спектроскопия (EIS). 1. Методы исследования коррозии 1.1 OCP На изолированном металлическом электроде одна анодная реакция и одна катодная реакция выполняются с одинаковой скоростью в одно и то же время, что называется сопряжением электродной реакции. Реакция взаимного сопряжения называется «сопряженной реакцией», а вся система называется «сопряженной системой». В сопряженной системе две электродные реакции взаимосвязаны друг с другом, и когда потенциалы электродов равны, потенциалы электродов не изменяются со временем. Это состояние называется «стабильным состоянием», а соответствующий потенциал называется «стабильным потенциалом». В коррозионной системе этот потенциал также называется «(собственным) коррозионным потенциалом Ecorr”, или «потенциалом разомкнутой цепи (OCP)», а соответствующая плотность тока называется «(собственной) плотностью коррозионного тока icorr”. Вообще говоря, чем положительнее потенциал разомкнутой цепи, тем сложнее потерять электроны и подвергнуться коррозии, что указывает на то, что коррозионная стойкость материала лучше. Электрохимическая рабочая станция CS potentiostat/galvanostat может использоваться для мониторинга в реальном времени потенциала электрода металлического материала в системе в течение длительного времени. После стабилизации потенциала можно получить потенциал разомкнутой цепи материала. 1.2 Поляризационная кривая (график Тафеля) Как правило, явление, при котором потенциал электрода отклоняется от равновесного потенциала при прохождении тока, называется «поляризацией». В электрохимической системе, когда происходит поляризация, отрицательное смещение потенциала электрода от равновесного потенциала называется «катодной поляризацией», а положительное смещение потенциала электрода от равновесного потенциала называется «анодной поляризацией». Чтобы полностью и наглядно выразить характеристики поляризации электродного процесса, необходимо экспериментально определить перенапряжение или потенциал электрода как функцию плотности тока, что называется «поляризационной кривой». icorr металлического материала можно рассчитать на основе уравнения Штерна-Гэри. B - коэффициент Штерна-Гэри материала, Rp - поляризационное сопротивление металла. Принцип получения icorr методом экстраполяции Тафеля Программное обеспечение Corrtest CS studio может автоматически выполнять подгонку к поляризационной кривой. Можно рассчитать наклон Тафеля на анодном участке и катодном участке, т.е. ba и bc. icorr также можно получить. Основываясь на законе Фарадея и в сочетании с электрохимическим эквивалентом материала, мы можем преобразовать его в скорость коррозии металла (мм/год). 1.3 EIS Технология электрохимического импеданса, также известная как импеданс переменного тока, измеряет изменение напряжения (или тока) электрохимической системы как функцию времени, контролируя ток (или напряжение) электрохимической системы как функцию синусоидального изменения во времени. Измеряется импеданс электрохимической системы, и далее изучается механизм реакции системы (среда/пленка покрытия/металл), а также анализируются электрохимические параметры системы измерения подгонки. Спектр импеданса - это кривая, построенная по данным импеданса, измеренным тестовой схемой на разных частотах, а спектр импеданса электродного процесса называется спектром электрохимического импеданса. Существует много типов спектров EIS, но наиболее часто используются графики Найквиста и Боде. 2. Пример эксперимента В качестве примера приводится статья, опубликованная пользователем с использованием электрохимической рабочей станции CS350, в которой представлено конкретное введение в метод системы измерения коррозии металлов. Пользователь исследовал коррозионную стойкость стента из сплава Ti-6Al-4V, полученного методом обычной ковки (образец №1), методом селективного лазерного плавления (образец №2) и методом электронно-лучевой плавки (образец №3). Стенты используются для имплантации человеку, поэтому коррозионной средой является имитированная жидкость тела (SBF). Температуру экспериментальной системы также необходимо контролировать на уровне 37℃. Прибор: Потенциостат/гальваностат CS350 Экспериментальное устройство:Коррозионная ячейка CS936 с рубашкой, сушильный шкаф с постоянной температурой Экспериментальные препараты: Ацетон, SBF, эпоксидная смола для отверждения при комнатной температуре Экспериментальная среда: Имитированная жидкость тела (SBF)：NaCl-8,01,KCl-0,4,CaCl2-0,14,NaHCO3-0,35,KH2PO 4-0,06, глюкоза -0,34, единица измерения: г/л Образец (WE) Стенд из сплава Ti-6Al-4V 20×20×2 мм, Открытая рабочая зона 10×10 мм Нетестовая область покрыта/запечатана эпоксидной смолой для отверждения при комнатной температуре. Референтный электрод (RE): Насыщенный каломельный электрод Вспомогательный электрод (CE): Pt-электрод проводимости CS910 Коррозионная ячейка с рубашкой 2.1 Этапы эксперимента и настройка параметров 2.1.1 OCP Перед тестированием. рабочий электрод необходимо отполировать от грубого к тонкому (360 меш, 600 меш, 800 меш, 1000 меш, 2000 меш по порядку), пока поверхность не станет гладкой. После полировки промойте его дистиллированной водой, а затем обезжирьте с помощью ацетона, поместите в сушильный шкаф с постоянной температурой и высушите при 37℃ для использования. Соберите образец на коррозионную ячейку, введите имитированную жидкость тела в коррозионную ячейку и вставьте насыщенный каломельный электрод (SCE) с солевым мостиком в плоскую коррозионную ячейку. Убедитесь, что кончик капилляра Луггина находится прямо напротив поверхности рабочего электрода. Температура контролируется на уровне 37℃ циркуляцией воды. Подключите электроды к потенциостату с помощью кабеля ячейки. Эксперимент→стабильная поляризация→OCP OCP Вы должны ввести имя файла для данных, установить общее время тестирования и начать тест. OCP металлического материала в растворе изменяется медленно, и требуется относительно длительный период времени, чтобы оставаться стабильным. Поэтому рекомендуется установить время не менее 3000 с. 2.1.2 Поляризационная кривая Эксперимент→стабильная поляризация→потенциодинамический Потенциодинамическое сканирование Установите начальный потенциал, конечный потенциал и скорость сканирования, выберите режим вывода потенциала как «vs. OCP». «Использовать» можно отметить, чтобы выбрать вершину E#1 и вершину E#2. Если он не отмечен, то сканирование не пройдет через соответствующий потенциал. Имеется до 4 независимых точек установки поляризационного потенциала. Сканирование начинается с начального потенциала, до «вершины E#1» и «вершины E#2» и, наконец, до конечного потенциала. Щелкните флажок «Включить», чтобы включить или выключить «Промежуточный потенциал 1» и «Промежуточный потенциал 2». Если флажок не установлен, сканирование не пройдет это значение и установит сканирование потенциала на следующее. Следует отметить, что измерение поляризационной кривой может проводиться только при условии, что OCP уже стабилен. Обычно после 10 минут спокойного времени мы откроем функцию стабильности OCP, щелкнув следующее: → Программное обеспечение начнет тестирование автоматически после того, как колебания потенциала станут ниже 10 мВ/мин В этом примере эксперимента пользователь установил потенциал -0,5~1,5 В (относительно OCP) Вы можете установить условие для остановки или обратного сканирования. Это в основном используется при измерении потенциала питтинга и измерении кривой пассивации. 2.2 Результаты 2.2.1 OCP С помощью теста потенциала разомкнутой цепи мы можем получить потенциал свободной коррозии Ecorr , из которого мы можем судить о коррозионной стойкости металлического материала. Вообще говоря, чем положительнее Ecorr , тем сложнее корродирует материал. 1-OCP стента из сплава Ti-6Al-4V, полученного методом обычной ковки 2- OCP стента из сплава Ti-6Al-4V, полученного методом селективного лазерного плавления 3- OCP стента из сплава Ti-6Al-4V, полученного методом электронно-лучевой плавки Из графика мы можем заключить, что коррозионная стойкость образцов №1 и 2 лучше, чем №3. 2.2.2 Анализ графика Тафеля (измерение скорости коррозии) Поляризация этого эксперимента выглядит следующим образом: Как показано, из рассчитанного значения скорости коррозии мы можем получить тот же вывод, что и при измерении OCP. Скорость коррозии рассчитывается по графику Тафеля. Мы видим, что значения скорости коррозии соответствуют выводу, полученному методом OCP. На основе графика Тафеля мы можем получить плотность коррозионного тока icorr с помощью инструмента анализа подгонки, интегрированного в наше программное обеспечение CS studio. Затем в соответствии с другими параметрами, такими как площадь рабочего электрода, плотность материала, эквивалентный вес, рассчитывается скорость коррозии. Шаги: Импортируйте файл данных, щелкнув Подгонка данных Щелкните информацию о ячейке. и введите значение соответственно. Если вы уже установили параметры в настройках ячейки и электрода перед тестированием, то вам не нужно снова настраивать информацию о ячейке здесь. Щелкните «Тафель» для подгонки Тафеля. Выберите автоматическую подгонку Тафеля или ручную подгонку для данных анодного/катодного участка, затем можно получить плотность коррозионного тока, потенциал свободной коррозии, скорость коррозии. Вы можете перетащить результат подгонки на график. 3. Измерение EIS Эксперименты → Импеданс → EIS vs. Частота EIS vs. частота Анализ EIS EIS углеродистой стали Q235 в 3,5% растворе NaCl выглядит следующим образом: График импеданса углеродистой стали Q235 - Найквист Приведенный выше график Найквиста состоит из дуги емкости (отмечена синей рамкой) и импеданса Варбурга (отмечен красной рамкой). Вообще говоря, чем больше дуга емкости, тем лучше коррозионная стойкость материала. Подгонка эквивалентной схемы для результатов EIS углеродистой стали Q235 Шаги следующие: Нарисуйте эквивалентную схему дуги емкости - используйте модель в «быстрой подгонке», чтобы получить R1, C1, R2. Нарисуйте эквивалентную схему части импеданса Варбурга - используйте модель в «быстрой подгонке», чтобы получить конкретное значение Ws. Перетащите значения в сложную схему→ измените тип всех элементов на «Free+» → щелкните Fit Из результатов мы видим, что ошибка составляет менее 5%, что указывает на то, что разработанная нами эквивалентная схема соответствует схеме импеданса фактического измерения. График подгонки Боде обычно соответствует исходному графику.   Боде: график подгонки по сравнению с фактическим результатом измерения