电化学测试与材料性能表征

作者:365竞猜 | 2020-11-21 14:30

  电化学测试技术是材料科学研究的重要手段之一,广泛应用于二次电池、电镀、金属腐蚀与防护等领域,比如电池正、负极材料的电化学性能优化、电镀镀层的生成及机理、金属及其表面涂层在常温水溶液或高温熔盐介质中的腐蚀性能及机理、电偶腐蚀等。

  电化学测试方法经过近50年的发展,按体系状态可分为稳态测试和暂态测试。稳态测试方法通常包括:动电位极化曲线法、线性极化法、循环极化法等;而暂态测试包括:循环伏安法、恒电流/恒电位法、电流阶跃/电位阶跃法和电化学阻抗谱等。在评估材料性能的诸多电化学测试方法中,循环伏安法、动电位极化曲线法和电化学阻抗谱是最基本、最常用的方法。本公司的电化学表征采用Gamry INTERFACE 1000E、PARSTAT 2273、Corrtest等型号的电化学工作站,可提供专业、先进、可靠的电化学测试服务。

  针对特定的研究需求,本公司还可提供:(1)Pine旋转圆(环)盘电极装置与电化学工作站联用,实现旋转电极的稳定可控,降低传质过程的影响,更有效地研究材料/溶液界面的电极过程动力学;(2)高温熔盐测试系统与电化学工作站联用,可提供300~900C范围内的高温电化学测试,表征材料在氯化盐、氟化盐、硝酸盐、碳酸盐等熔盐介质中的腐蚀性能及机理。

  基于已构建的三电极电解池装置(图1),通过电化学测试可快速得到流过工作电极的电压与电流之间的关系曲线,经过数据分析可提供很多定性或定量化的实验结果,从而表征电极材料的电化学活性及其与溶液界面间的电化学反应动力学,比如:

  (A)循环伏安曲线------ 电化学反应的速率和可逆性等信息,典型结果如下:

  (B)动电位极化曲线------ 电极反应的电荷传递系数、交换电流密度、极限扩散电流密度、电化学反应级数(m)、电子转移数目(n)等信息,典型结果如下:

  (C)电化学阻抗谱------ 溶液电阻、电化学极化电阻(Rct)等信息,典型结果如下:

  由于材料的腐蚀大多数属于电化学反应过程,因此电化学测试方法能够快速、准确地用于表征材料的腐蚀过程,获得材料的腐蚀速度和腐蚀机理信息。本公司不仅能够提供材料在常温水溶液中的腐蚀性能表征,还能够满足材料在高温熔盐介质(如氯化盐、氟化盐、硝酸盐、碳酸盐等)中的腐蚀测试需求。特别是,熔盐介质在电解加工、核反应堆、太阳能储热、燃料电池等领域均有广泛的应用,而采用熔盐电化学测试装置(图2)能够很方便地表征纯金属、合金及其表面涂层等在高温熔盐介质中的腐蚀性能及机理。典型的实验结果:

  (A)动电位极化曲线------ 腐蚀电位、腐蚀电流、击破电位、维钝电流等信息。

  (C)电化学阻抗谱------溶液电阻、基体表面钝化膜或涂层的电阻和电容、腐蚀坑附近的电荷转移电阻和双电层电容等信息。

  考虑到电化学测试方法的种类繁多,测试前需要合理选择准确、可靠的测试方法或实验步骤来满足实验的最终要求,测试后需要综合分析数据以获得可信的实验结论,还可能需要合理描述实验结果以达到公开发表的要求。针对上述需求,本公司除了提供常规的数据分析服务以外,还可以根据客户的个性化研究提供电化学测试前的技术咨询与建议以及电化学论文的修改润色服务。


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