品質 シングルチャネルポテンチスタット & 多チャンネルポテンチスタット メーカー

背景 世界 の エネルギー 需要 が 急激 に 増加 し て いる の で,化石 燃料 の 燃焼 は 環境 に 関する 問題 の 一連の 原因 に なり まし た.国内外の研究者は,クリーンエネルギーと環境にやさしい効率的なエネルギー貯蔵と変換装置の探求にコミットしています豊富な資源,清潔で効率的,高エネルギー密度,環境に優しいという利点により,水素エネルギーは理想的な再生可能エネルギー源です.水素の供給と貯蔵は その開発を制限する重要な要因の1つです化石燃料の水素生産,生体質を原材料として水素生産,水分分解など,現在の水素生産方法は,水分分解による水素生産は,緑の環境保護の利点により,人々の注意を集めている水分分解には酸素進化反応 (OER) と水素進化反応 (HER) が含まれる.これらの電解反応は,特にOERエネルギー変換装置の開発と実用的な応用を厳しく制限する高過剰電源と低効率につながる.電気触媒の使用は,電気触媒反応のエネルギー障壁を効果的に軽減することができます.変換装置の作業効率を向上させるため,OERが効果的に完了できるように,反応速度を加速し,過剰電力を削減します.高性能OER電触媒を探求することは,エネルギー変換装置の性能向上の重要な要因の一つとなっています.. 理論 OERは,水分分解や金属空気電池などの電気化学エネルギー変換装置の重要な半反応です.酸性およびアルカリ性条件下では,OERは4電子のプロセスで 運動速度は遅い電気化学エネルギー変換装置の性能を制限する 総性能 密度機能理論計算によると酸性およびアルカリ性条件下でのOERは,両方ともOOHの吸収を伴う*違いは,酸性条件下でのOERの最初のステップは水の分離であり,最終製品はH+そしてO2塩基条件下でのOERの最初のステップはOHの吸収である.-そして,最終的な製品は,2OとO2次の式で示されているように酸性環境 総反応:2時間2O → 4H++O2+ 4e- *+H2オー オー*+H++e-ほら*オ*+H++e-オー*+H2O OOH*+H++e-オーオオ*ほら*+O2+H++e-アルカリ性環境 総反応:4OH-→ 2H2O + O2+ 4e- *+ OH-ほら*+e-ほら*+ OH-オ*+H2O + e-オー*+ OH-OOH (オオ)*+e-オーオオ*+ OH-ほら*+O2+H2O + e- ここで, * は触媒表面の活性部位,OOH*,O* と OH* は吸収中間体を表します.OER の4段階の電子反応メカニズムによると,OER の触媒性能を改善するための重要な要因は,理論的観点から分析することができます.(1) 良好な伝導性.OER反応プロセスは4つの電子移転反応であるため,良好な伝導性は急速な電子移転を決定します.基本的な反応の進行を助けます.(2) カタライザーは,OHの強い吸着力を持っています.-. OHの量は大きくなるほど-吸収されるほど,次の3段階の電子反応が進むのが容易になります.(3) 強い酸素化学デソルプション能力と弱い酸素物理アドソルプション能力.2触媒の活性部位からより簡単に吸収される.酸素の物理的吸収能力が弱い場合,O2電極表面から分子が沈着する可能性が高く,OER反応速度は促進できます.OER 催化剤の合成と調製において重要な指針となる. OER 触媒の性能評価 初期可能性と過剰可能性 初期ポテンシャルは,電触媒の触媒活動の重要な指標である.しかし,OERプロセスでは,初期ポテンシャルは観察するのが困難である.多くのOER電触媒には,Feなどの移行金属元素が含まれています.OER プロセス中に酸化反応を受け,最初のポテンシャルの観測に大きな障害となる酸化ピークを生成する.したがって,OER プロセスにおいて10 10mAcm の電流密度であるとき,対応する過剰電力を観測することがより科学的で信頼性があります.-2あるいはそれ以上ですオーバーポテンシャルは,線形スイープ電圧測定 (LSV) によって得られる.オーバーポテンシャルとは,電極ポテンシャル (vs.RHE) と電極反応の平衡電位が1である..23 V,一般的にはmV.図1に示すように,OER電触媒の電流密度10 mAcm-2の過剰電力の差に応じて,催化効果の評価基準も異なります過剰電位が小さいほど,反応に必要なエネルギーが少なくなり,触媒の活性が向上する.理想的な触媒活性を持つOER触媒の過剰電位は,一般的に200~300mVである.. 図1. 催化活動評価基準 タフェルの傾き タフェルのグラフは電極電位と偏振電流の関係曲線である.OER プロセスの反応運動を反映し,OER プロセスのメカニズム反応を推測することができます式は次のとおりです.η = a + b·log についてここで η はオーバーポテンシャル,b はタフェルの傾き,j は電流密度,a は定数である.この方程式によって得られたタフェルの傾きは,反応過程における動力学と速度決定ステップを明らかにするために使用できます.一般的に,タフェルの傾きが小さいほど,触媒の電子移転障壁が触媒過程で少なくなり,触媒活性が向上する. 安定性 The stability of the catalyst in the catalysis process directly determines whether it can be applied on a large scale in actual production and is one of the important indicators of catalyst performanceOER の場合,OER 電触媒の活性に影響を与える多くの要因があります.例えば,溶液の酸性および塩性により触媒の安定性に影響されます.多くのOER電触媒はアルカリ性条件下で安定しているさらに,電触媒と作業電極の接触経路も安定性に大きな影響を与えます.作業電極上の触媒の直成長は,作業電極上の有機粘着剤よりも安定します..現在,触媒の安定性を判断するための電気化学試験は2つあります.一つはクロノポテンチオメトリ (すなわち,ガルバノスタティック) です.電極に恒常電流が適用され,電流が電極に流れる.そして電触媒の安定性は 時間の経過とともに 変化するポテンシャルを観察することによって判断されますi-t 曲線 (すなわち,電位静止) は,触媒の試験にも適用されます.電極に恒常電位を適用し,時間とともに電流の変化を観察することで,電位静止は,電位静止が,電位静止が,電位静止が,電位静止が,電位静止が,電位静止が,電位静止が,電位静止が,電位静止が,電位静止が,電位静止が,触媒の安定性を決定できますもう一つは,電触媒に特定の潜在的なスウィープ範囲で数千,または数千万回転ボルトメトリ (CV) テストを行うことです.そして電触媒の偏振曲線を 循環電圧測定試験前後と比較して電触媒の安定性を判断する.電気化学試験に加えて,XRD,XPS,SEM,TEMなどのいくつかの相性状試験の使用触媒の相変化を比較するには 触媒の安定性も判断できます. 実験の設定 測定器: テストポテンチスタットWE: 表面に均等に触媒を適用したガラスの炭素作業電極RE: Ag/AgCl参照電極CE:グラフィット棒溶液: 0.1 M KOH 電気化学試験 電触媒の活性 テクニック: サイクリック・ヴォルタメトリー (CV)容量範囲:0~1V (対 Ag/AgCl)スキャンの速さ: 50mVs-1テクニック 線形スウィープ電圧測定 (LSV):電位範囲:0~1V (vs. Ag/AgCl),スキャン速度は5mVs-1 図2.CVパラメータ設定   図3 LSV パラメータ設定 電気化学インピーダンスのスペクトロスコピー (EIS) は,触媒の電触媒酸素進化運動を研究するために使用される.そしてインペダンススペクトルは,同等の回路を確立することによって設置されますこの回路には Rs (溶液抵抗), Rct (電荷移転抵抗) と CPE (恒常相角要素) が含まれる.電気化学阻力 (EIS) 試験条件は0.5V (vs. Ag/AgCl),周波数試験範囲は1Hz~100kHz,障害電圧は5mVである. 図4.EISパラメータ設定 電気触媒の安定性 催化剂の安定性を評価するために,電位静止,電磁静止および循環電圧測定のテストの技術を使用する.熱静止試験は,一定の電流密度 (通常は10mAcm-2) の下での対応電流を恒常電流出力として使用する.試験時間 (10 h) の間,電圧変化を観察し,その後安定性を評価する.定電圧の出力として一定の電流密度 (通常は10mAcm-2) の下での対応する電力を使用する.試験時間 (10 h) の間に電流の変化を観察し,その後安定性を評価します. 循環電圧測定試験では,電圧範囲は0~1V (vs.Ag/AgCl) で,CVは周期的に1000回スキャンされます.安定性試験前後の曲線を比較し,変化を分析することによって,触媒の安定性を示します. 図5.パラメータ設定 通知: RE: Ag/AgCl電極は光のない暗闇に保管し,アルカリ溶液で長時間使用しないでください.飽和したカロメル電極は,アルカリ溶液で長時間使用してはならない.Hg/HgO電極は,アルカリ溶液に適しています. CE-長時間CVとLSVテストでは,PtワイヤーまたはPtプレートはカソード材料の表面に堆積します.モノリシック電解電池で,貴金属以外の材料のテストに使用しないでください.. グラス電解電池には2つの問題がある.アルカリ溶液中のガラスの腐食とガラスのFe不純性のOER活性への影響.実験が特に正確でない場合しかし,Fe含有量の影響を研究したい場合は,ポリテトラフッロエチレンを使用することをお勧めします.

金属腐食 金属材料が周囲の媒体と接触すると、化学的または電気化学的作用により材料は破壊されます。金属腐食は、高エネルギー状態の金属を低エネルギー状態の金属化合物に変換する熱力学的自発的なプロセスです。その中でも、石油および石油化学産業における腐食現象は、塩水、H の電気化学腐食など、より複雑です。2SとCO2。ほとんどの腐食プロセスの性質は電気化学的です。金属/電解質溶液界面 (電気二重層) の電気的特性は、腐食メカニズムの研究、腐食測定、工業用腐食モニタリングに広く使用されています。金属腐食の研究で一般的に使用される電気化学的手法は、開回路電位 (OCP)、分極曲線 (ターフェル プロット)、電気化学インピーダンス分光法 (EIS) です。 1.腐食研究の技術 1.1OCP 孤立した金属電極上では、アノード反応とカソード反応が同時に同じ速度で行われ、これを電極反応のカップリングと呼びます。相互に結合する反応を「共役反応」といい、系全体を「共役系」といいます。共役系では、2 つの電極反応が相互に共役し、電極電位が等しい場合、電極電位は時間とともに変化しません。この状態を「安定状態」といい、そのときの電位を「安定電位」といいます。腐食系では、この電位は「（自己）腐食電位 E」とも呼ばれます。間違っています」、または「開回路電位（OCP）」、対応する電流密度は「（自己）腐食電流密度 i」と呼ばれます。間違っています”。一般に、開回路電位が正であるほど、電子が失われ、腐食されにくくなり、材料の耐食性が優れていることを示します。CS ポテンシオスタット/ガルバノスタット電気化学ワークステーションを使用すると、システム内の金属材料のリアルタイムの電極電位を長期間監視できます。電位が安定すると、材料の開路電位を求めることができます。 1.2 分極曲線（ターフェルプロット） 一般に、電流を流したときに電極の電位が平衡電位からずれる現象を「分極」といいます。電気化学系では、分極が起こるとき、電極電位が平衡電位から負に変化することを「カソード分極」といい、電極電位が平衡電位から正に変化することを「アノード分極」といいます。電極プロセスの分極性能を完全かつ直観的に表現するには、「分極曲線」と呼ばれる過電圧または電流密度の関数としての電極電位を実験的に決定する必要があります。私は間違っています金属材料の比は、Stern-Geary 式に基づいて計算できます。 B は材料のスターンギア係数、R です。pは金属の分極抵抗です。 iを得る原理間違っていますターフェル外挿法によるCorrtest CS スタジオ ソフトウェアは、偏光曲線へのフィッティングを自動的に行うことができます。アノードセグメントとカソードセグメントのターフェルスロップ、つまり bあるそしてbc計算することができます。私間違っていますも入手できます。ファラデーの法則に基づき、材料の電気化学当量と組み合わせることで、金属腐食速度 (mm/a) に変換できます。 1.3 EIS AC インピーダンスとしても知られる電気化学インピーダンス技術は、時間の経過に伴う正弦波変化の関数として電気化学システムの電流 (または電圧) を制御することにより、電気化学システムの電圧 (または電流) の変化を時間の関数として測定します。電気化学システムのインピーダンスを測定し、さらにシステム（媒体/塗膜/金属）の反応機構を研究し、フィッティング測定システムの電気化学パラメータを解析します。インピーダンス スペクトルは、さまざまな周波数でテスト回路によって測定されたインピーダンス データから描かれた曲線であり、電極プロセスのインピーダンス スペクトルは電気化学的インピーダンス スペクトルと呼ばれます。 EIS スペクトルには多くの種類がありますが、最も一般的に使用されるのはナイキスト線図とボード線図です。 2.実験例 電気化学ワークステーション CS350 を使用したユーザーの記事を例に、金属腐食測定システムの具体的な手法を紹介します。ユーザーは、従来の鍛造法(試料#1)、選択的レーザー溶解法(試料#2)および電子ビーム溶解法(試料#3)によって製造されたTi-6Al-4V合金ステントの耐食性を研究しました。ステントは人体への移植に使用されるため、腐食媒体は模擬体液 (SBF) です。実験系の温度も37℃に管理する必要があります。 楽器：CS350 ポテンショスタット/ガルバノスタット 実験装置：CS936ジャケット付きフラット腐食セル、恒温乾燥炉 実験薬:アセトン、SBF、室温硬化型エポキシ樹脂 実験媒体:模擬体液(SBF)：NaCl-8.01、KCl-0.4、CaCl2-0.14、NaHCO3-0.35,KH2PO4-0.06、グルコース -0.34、単位は g/L 標本(WE)Ti-6Al-4V 合金ステント 20×20×2 mm、露出作業領域は 10×10 mm非試験領域は室温硬化エポキシ樹脂でコーティング/シールされます。 参照電極(RE):飽和カロメル電極 対極(CE):CS910 Pt 導電性電極 ジャケット付きフラット腐食セル 2.1 実験手順とパラメータ設定 2.1.1 OCP テスト前。作用電極は、表面が滑らかになるまで、粗いものから細かいもの（360 メッシュ、600 メッシュ、800 メッシュ、1000 メッシュ、2000 メッシュの順）に研磨する必要があります。研磨後、蒸留水で洗浄し、アセトンで脱脂し、恒温乾燥器に入れて37℃で乾燥させてから使用します。試験片を腐食セルに取り付け、模擬体液を腐食セルに導入し、塩橋を備えた飽和カロメル電極 (SCE) を平坦な腐食セルに挿入します。ルギンキャピラリの先端が作用電極表面に正しく向くようにしてください。水循環により温度は37℃にコントロールされています。 セルケーブルで電極をポテンショスタットに接続します。実験→安定偏光→OCP OCP データのファイル名を入力し、テストの合計時間を設定して、テストを開始する必要があります。溶液中の金属材料のOCPはゆっくりと変化し、安定を保つまでに比較的長い時間を要します。したがって、時間を 3000 秒以上に設定することをお勧めします。 2.1.2 分極曲線 実験→安定分極→電位動的 動電位スキャン 初期電位、最終電位、スキャンレートを設定し、電位出力モードを「vs.」から選択します。 OCP」。「使用する」にチェックを入れると頂点E#1と頂点E#2を選択できます。チェックされていない場合、スキャンは対応する電位を通過しません。最大 4 つの独立した分極電位設定点があります。スキャンは、初期ポテンシャルから始まり、「頂点 E#1」、「頂点 E#2」、最後に最終ポテンシャルまで行われます。 「有効」チェックボックスをクリックすると、「中間ポテンシャル 1」と「中間ポテンシャル 2」のオン/オフが設定されます。チェックボックスが選択されていない場合、スキャンはこの値を渡さず、潜在的なスキャンを次のスキャンに設定します。分極曲線の測定は、OCP がすでに安定しているという条件でのみ実行できることに注意してください。通常、10 分間の静かな時間が経過した後、次をクリックして OCP 安定機能を開きます。 → 電位変動が10mV/min以下になると、ソフトウェアは自動的にテストを開始します。この実験例では、ユーザーは電位を -0.5 ～ 1.5V (vs. OCP) に設定しました。スキャンを停止または反転する条件を設定できます。主に孔食電位測定や不動態化曲線測定に使用されます。 2.2 結果 2.2.1 OCP 開回路電位試験により、自由腐食電位を得ることができます。E間違っています, これにより金属材料の耐食性を判断することができます。一般的に言えば、ポジティブであればあるほど、E間違っていますつまり、材料が腐食しにくくなります。 従来の鍛造法で作製されたTi-6Al-4V合金ステントの1-OCP2- 選択的レーザー溶融法により作製されたTi-6Al-4V合金ステントのOCP3- 電子ビーム溶解法で作製したTi-6Al-4V合金ステントのOCP グラフから、試験片 #1&2 の耐食性は #3 より優れていると結論付けることができます。 2.2.2 ターフェルプロット解析（腐食速度測定） この実験の二極化は次のとおりです。 示されているように、計算された腐食速度値から、OCP 測定によって得られたものと同じ結論が得られます。腐食速度はターフェルプロットにより計算されます。腐食速度の値が OCP 法によって得られた結論と一致していることがわかります。ターフェルプロットに基づいて、腐食電流密度を求めることができます。私間違っています当社のCS Studioソフトウェアに統合された分析フィッティングツールによる。次に、作用電極の面積、材料の密度、当量重量などの他のパラメータに従って、腐食速度が計算されます。 手順は次のとおりです。をクリックしてデータ ファイルをインポートします。 データフィッティング セル情報をクリックします。をクリックし、それに応じて値を入力します。 テスト前にセルと電極の設定でパラメータを設定している場合は、セル情報を設定する必要はありません。またここで。Tafel フィッティングの「Tafel」をクリックします。アノードセグメント/カソードセグメントのデータに対して自動ターフェルフィッティングまたは手動フィッティングを選択すると、腐食電流密度、自由腐食電位、腐食速度を取得できます。フィッティング結果をグラフにドラッグできます。 3.EIS測定 実験 → インピーダンス → EIS 対周波数 EIS 対周波数 EIS分析 3.5% NaCl 溶液中の Q235 炭素鋼の EIS は次のとおりです。 Q235 炭素鋼のインピーダンス プロット - ナイキスト 上のナイキスト プロットは、容量アーク (青枠でマーク) とヴァールブルグ インピーダンス (赤枠でマーク) で構成されています。一般に、アーク静電容量が大きいほど、材料の耐食性は優れています。 Q235 炭素鋼 EIS 結果の等価回路フィッティング 手順は次のとおりです。静電容量アークの等価回路を描きます。「クイック フィット」でモデルを使用して R1、C1、R2 を取得します。ヴァールブルク インピーダンス部分の等価回路を描きます。「クイック フィット」でモデルを使用して、Ws の特定の値を取得します。値を複素回路にドラッグ→すべての要素タイプを「Free+」に変更→「Fit」をクリック結果から、誤差は 5% 未満であり、作成した独自の等価回路が実測のインピーダンス回路と一致していることがわかります。ボード フィッティング プロットは、通常は元のプロットに従っています。   ボード線図: フィッティングプロットと実際の測定結果