掌上型電化學工作站是一種便攜式、小型化的電化學測試設備,結合了現代微電子技術與電化學分析方法,能夠在實驗室、現場或戶外環境中快速進行電化學測試。
掌上型電化學工作站基于經典電化學分析技術,通過三電極體系(工作電極、對電極、參比電極)和電化學測試系統,實現對電化學反應的監測與分析。其核心原理包括:
1.三電極體系
工作電極(WE):發生電化學反應的電極,材料根據研究需求選擇(如玻碳、鉑、金等)。
對電極(CE):輔助電流傳導,通常為惰性電極(如鉑絲)。
參比電極(RE):提供穩定電位基準(如Ag/AgCl、飽和甘汞電極),用于測量工作電極電位。
2.電化學測試技術
穩態測試:
循環伏安法(CV):通過線性掃描電位,獲取電流-電位曲線,分析氧化還原反應動力學。
計時安培法(CA):恒定電位下監測電流隨時間變化,研究反應速率或催化活性。
暫態測試:
交流阻抗譜(EIS):施加小幅度交流信號,分析電極過程的阻抗特性(如電荷轉移電阻、雙電層電容)。
差分脈沖伏安法(DPV):提高檢測靈敏度,用于痕量物質分析。
3.信號處理與控制
恒電位儀:通過反饋電路精確控制工作電極電位,確保測試穩定性。
數據采集與轉換:將微弱電流信號(納安級)放大、濾波并數字化,傳輸至處理器。
微型化設計:集成高性能ADC(模數轉換器)、DAC(數模轉換器)和低功耗芯片,實現小型化與便攜性。
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