恒电位仪的原理与使用zzy

恒电位仪的原理与使用

目的与要求熟练掌握电化学最基本仪器--恒电位 仪的原理与使用 较优化地设置恒电位仪实验参数 恒电位仪故障分析与排除

内容恒电位仪的原理1、溶液等效电路与三电极体系2、电子线路基础 3、恒电位仪典型电路与结构 4、恒电位仪主要技术参数

恒电位仪模拟 恒电位仪使用与故障排除1、基本实验技术与实验参数设置 2、常见故障与排除

恒电位仪EG&G PARC

263

2263

273

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Autolab

BAS 100W

恒电位仪 WE:工作电极/研究电极 RE: 参比电极 CE: 辅助电极/对电极

WE RE CE

一、恒电位仪的原理溶液等效电路与三电极体系E + 两电极体系常用于工业电 解、电镀、电合成以及电 池。但在基础理论研究中 并不适用

两电极体系

电极等效电路 紧密层

⊕⊕⊕⊕⊕

E

Cd Rf

-

X

? E

?

Rl

Cd:双层电容; Rf:法拉第电阻; Rl:溶液电阻 界面电位~电化学特性的关系是电 化学研究中的核心部分

三电极体系2 i=0 3 2 1~

E~

恒电位仪

3

?

i

1

E’ CE RE WERE要求：电极电位非常确定、稳定。常用 饱和甘汞电极(SCE),Ag/AgCl,可逆氢 电极(RHE),以及某些金属，如Pt、Ag等 CE一般只要求化学/电化学稳定性好，表面 积较大，如Pt黑、C等

恒电位仪可以控制单根电极的 界面电位，从而研究它的电化 学特性。

现代恒电位仪的结构框图通讯协议USB,串口，GPIB(并口)

状态控制

计算机

单片机

D/A

恒电位电路电解池

缓存

A/D

电流转化

电子线路基础电源、运算放大器、A/D与D/A

直流电源变压 整流 滤波对于恒电位仪，电源电压10~100V,它决定最大槽压电路板中的“地线”是一个参考点，它与平常从大地引出来的地线不是一个概念。 但由于电路板的“地线”常与电源插头的地线、金属外壳相连，最后通过三孔插头 与地线相连，使仪器具有较好的安全性和屏蔽性能。

220V

~正电源

负电源 地，0V

运算放大器(Operational amplifier)

运算放大器是恒电位仪恒电位电路的核心部件。 掌握运算放大器的原理、特性及其基本电路， 才能了解恒电位仪的原理！

运算放大器的特性开环特性正电源 反相输入 同相输入 Vin+ VinVout

+ 负电源

输出Vout (Vin+- Vin-)

Vout=A(Vin+- Vin-) A为放大倍数，一般可达105以上 输入阻抗高，可达1012W以上

Vin+= VinDV<0.2mV

运放基本电路Vi

Vi

Vout

2

1

+Vout= Vi

Vi

~

电压跟随输入阻抗高，~1012W,电位测量准确

RE WE应用:测量开路电位

Rii 0 0

+

Vout

虚地

Vout= -iR

电流~电压转化应用:测量电流

i=-Vout/R 1/R为电流灵敏度

RF RiVj i i

RiVi

00

-

Vout

Vi i Ri

+

Vout i RF

RF Vi Ri

A

RF 为放大倍数 Ri

反

相放大Vout RF (Vi V j ) Ri

A>1 放大 A<1 衰减

加法运算

Vi i Ri0V

RFi i Vi Vi

Ri

+

Vout

Vi

0 Vi Vi Vout RF i Vout (1 )Vi Ri RF Ri RF 放大倍数 A 1 Ri

同相放大