電化學(xué)阻抗譜的三種分析方法介紹

 

電化學(xué)阻抗譜的三種分析方法：實(shí)驗(yàn)、模型和仿真 App。

 

電化學(xué)阻抗譜：實(shí)驗(yàn)

電化學(xué)阻抗譜（Electrochemical impedance spectroscopy，簡(jiǎn)稱 EIS）是電化學(xué)領(lǐng)域廣泛使用的實(shí)驗(yàn)方法，應(yīng)用于電化學(xué)傳感、電池和燃料電池的研究。這項(xiàng)技術(shù)的工作原理是，首先在固定電壓下使電池極化，然后施加一個(gè)小的附加電壓（偶爾施加電流）來干擾系統(tǒng)。擾動(dòng)輸入隨時(shí)間作時(shí)諧振蕩，產(chǎn)生交流電。

 

電化學(xué)阻抗譜：模型

為了模擬 EIS 實(shí)驗(yàn)，我們必須描述關(guān)鍵的基礎(chǔ)物理和化學(xué)效應(yīng)，即電極動(dòng)力學(xué)、雙層電容和電化學(xué)反應(yīng)物的擴(kuò)散。在電分析系統(tǒng)中，大量人工添加的支持電解質(zhì)使電場(chǎng)保持在較低水平，因此可以忽略溶液電阻。在這種情況下，我們可以使用擴(kuò)散方程（菲克定律）描述系統(tǒng)中化學(xué)物質(zhì)的質(zhì)量傳遞，并利用合適的邊界條件描述電極動(dòng)力學(xué)和電容。在 COMSOL Multiphysics® 軟件中，我們使用電分析接口和“電極表面”邊界特征來描述這些方程。

 

電化學(xué)阻抗譜：仿真 App

電化學(xué)仿真的一個(gè)常見要求是仿真結(jié)果需“符合”實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以便確定未知的物理量，或者更籠統(tǒng)地說，便于解釋數(shù)據(jù)。即便是經(jīng)驗(yàn)十足的電化學(xué)分析人員，也很難直觀地“看到”像奈奎斯特圖這樣的基礎(chǔ)圖中的物理現(xiàn)象和化學(xué)反應(yīng)。然而，通過在一系列條件下模擬這些繪圖，我們可以揭示不同效應(yīng)對(duì)整個(gè)圖的影響。