電化學(xué)工作站的基本了解

概述
電化學(xué)工作站（Electrochemicalworkstation）電化學(xué)工作站是電化學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的簡稱，是電化學(xué)研究和教學(xué)常用的測(cè)量設(shè)備。將這種測(cè)量系統(tǒng)組成一臺(tái)整機(jī)，內(nèi)含快速數(shù)字信號(hào)發(fā)生器、高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、電位電流信號(hào)濾波器、多級(jí)信號(hào)增益、IR降補(bǔ)償電路以及恒電位儀、恒電流儀?？芍苯佑糜谖㈦姌O上的穩(wěn)態(tài)電流測(cè)量。如果與微電流放大器及屏蔽箱連接，可測(cè)量1pA或更低的電流。如果與大電流放大器連接，電流范圍可拓寬為±100A。某些實(shí)驗(yàn)方法的時(shí)間尺度的數(shù)量級(jí)可達(dá)l0倍，動(dòng)態(tài)范圍極為寬廣，一些工作站甚至沒有時(shí)間記錄的限制?？蛇M(jìn)行循環(huán)伏安法、交流阻抗法、交流伏安法、電流滴定、電位滴定等測(cè)量。工作站可以同時(shí)進(jìn)行兩電極、三電極及四電極的工作方式。四電極可用于液/液界面電化學(xué)測(cè)量，對(duì)于大電流或低阻抗電解池（例如電池）也十分重要，可消除由于電纜和接觸電阻引起的測(cè)量誤差。儀器還有外部信號(hào)輸入通道，可在記錄電化學(xué)信號(hào)的同時(shí)記錄外部輸入的電壓信號(hào)，例如光譜信號(hào)，快速動(dòng)力學(xué)反應(yīng)信號(hào)等。這對(duì)光譜電化學(xué)，電化學(xué)動(dòng)力學(xué)等實(shí)驗(yàn)極為方便。
電化學(xué)工作站主要有2大類，單通道工作站和多通道工作站，區(qū)別在于多通道工作站可以同時(shí)進(jìn)行多個(gè)樣品測(cè)試，較單通道工作站有更高的測(cè)試效率，適合大規(guī)模研發(fā)測(cè)試需要，可以顯著的加快研發(fā)速度。
電化學(xué)工作站已經(jīng)是商品化的產(chǎn)品，不同廠商提供的不同型號(hào)的產(chǎn)品具有不同的電化學(xué)測(cè)量技術(shù)和功能，但基本的硬件參數(shù)指標(biāo)和軟件性能是相同的。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)相互作用可通過電池來完成，也可利用高壓靜電放電來實(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)”。

電極
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)的研究內(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)。

動(dòng)物電
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*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。

電解工業(yè)
在物理化學(xué)的眾多分支中，電化學(xué)是*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；金屬的防腐蝕問題，大部分金屬腐蝕是電化學(xué)腐蝕問題；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*的手段。