堆栈模式测量的重要性

引言

一些研究人员在测试中想要能够施加或者测量高于12V的电压值。其中一个有高电压需求的例子就是电池测试,而另一个可能是微流体通道内部的循环伏安法。也许您想要进行某些类型需要高压的电沉积实验。在这些情况下,您可能需要加大力度去寻找一台能够在如此高的电压下运作的电化学工作站。

所有的ReferenceTM 3000电化学工作站都能够测量和外施电压和电流直到其槽压限值。槽压限值是控制放大器的输出极限。什么是控制放大器呢?控制放大器是电化学工作站内部的一个运算放大器,用于驱动对电极,以获得参比电极和工作电极间的所需电压。更高的功率需要更大的电压和电流,不过这是有代价的:更高的功率意味着更多的热耗散,更大的设备还有额外的成本。

对于需要更高电压的您,Reference 3000具有一些独一无二的优势,您应该认识和了解一下。Reference 3000有两个槽压量程:±3 A下的±15 V和±1.5 A下的±32 V。一般情况下,reference 3000可以施加和测量到12 V。这是可以在15 V的槽压量程内完成的。与电解池的连接方式是标准模式,如图1A所示。工作/工作传感导线与工作电极相连,辅助导线与对电极相连,参考导线与参比电极相连。在二电极模式,工作和工作传感导线与工作电极相连,参考和辅助导线与对电极相连,如图1B所示。

working electrode counter electrode connection

图1 Reference 3000在三电极(A)或二电极(B)模式中的常规操作。
电压小于±12 V。参考导线连接到浮地。

软件版本6

在Gamry公司的FrameworkTM软件6.x版本里,当运行电化学能源(PWR)子菜单中有的实验时,电解池类型有三种选择:半电解池,全电解池和堆栈模式。半电解池(三电极)和全电解池(二电极)对应于前面所描述的情况,电压可以施加或者测量到12 V。它们的连接如图1所示。当选择堆栈模式以达到更高的电压时,按照以下步骤进行操作。

当电压大于12 V而小于15 V:低槽压

超越12 V需要堆栈模式。在堆栈模式中,Reference 3000测量的是辅助传感和工作传感电极间的电势差。参考导线在这一设置中不会用到,应将其通过2mm的销连接器与浮动地相连。对于三电极模式,将工作和工作传感导线与工作电极相连,辅助传感导线与参比电极相连,辅助导线与对电极相连,如图2A所示。对于二电极模式,将工作和工作传感导线与工作电极相连,辅助和辅助传感导线与对电极相连,如图2B所示。

2 electrode mode

图2 ReferenceTM 3000在三电极(A)或二电极(B)模式中的堆栈模式操作(低槽压)。
电压大于12 V小于15 V。参考导线与浮动地相连。

电压大于15 V:高槽压

施加和测量高于15 V的电压时需要切换到高槽压模式。这通过Utilities子菜单来实现。在Framework软件中,选择Experiment>Utilities,点击Compliance Voltage,会跳出Compliance Voltage Setting对话框:

compliance voltage setting

点选所用Reference 3000的单选框,然后点击OK按钮。一个新的窗口会跳出,让您选择Low或Hi:

hi low compliance voltage setting

点选Hi单选框,然后点击OK。仪器现在就是高槽压模式。

对于三电极模式,工作和工作传感导线与工作电极相连,辅助传感与参比电极相连,辅助导线与对电极相连,如图3A所示。对于二电极模式,工作和工作传感与工作电极相连,辅助和辅助传感导线与对电极相连,如图3B所示。

Stack Mode Operation

图3 ReferenceTM 3000在三电极(A)或二电极(B)模式中的堆栈模式操作(高槽压)
电压大于15 V。参考导线与浮动地相连。

 

软件版本7

我们的Framework软件的7版本中电解池类型的选择改为半电解池(三电极),全电解池(二电极)和在电化学能源实验中两者结合的模式。设置对话框会明确地询问您您所需的最大电压。根据您的输入值,软件将自动选择低槽压或高槽压模式。如果有需要,您可以勾选Cable Check的单选框,软件将会展示一个对话框向您描述电缆与您的电解池的连接方式。

Interface 5000还不能选择Both。在Interface 1000或者Reference系列仪器中选择Both都会弹出错误信息。

 

其他非电化学能源类的高电压实验

Gamry早已经开始着手处理这些情况和实验需求,并为您改进了大部分常见的高电压测试实验软件和硬件,包括计时电流法,计时电位分析法,循环极化,循环伏安法,动电位和恒电位法。

请您使用右边的表格提交您的信息以获取含有这些脚本的压缩文件。

将相应的脚本复制进您的脚本文件夹,然后通过使用Experiment菜单下Named Script选项来运行它们。