電化學工作站:測量電化學數據的儀器-中文百科頻道

概述

電化學工作站（Electrochemical workstation）電化學工作站是電化學測量系統的簡稱，是電化學研究和教學常用的測量設備。将這種測量系統組成一台整機，内含快速數字信号發生器、高速數據采集系統、電位電流信号濾波器、多級信号增益、IR降補償電路以及恒電位儀、恒電流儀。可直接用于超微電極上的穩态電流測量。如果與微電流放大器及屏蔽箱連接，可測量1pA或更低的電流。如果與大電流放大器連接，電流範圍可拓寬為±100A。

某些實驗方法的時間尺度的數量級可達l0倍，動态範圍極為寬廣，一些工作站甚至沒有時間記錄的限制。可進行循環伏安法、交流阻抗法、交流伏安法、電流滴定、電位滴定等測量。工作站可以同時進行兩電極、三電極及四電極的工作方式。四電極可用于液/液界面電化學測量，對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量誤差。儀器還有外部信号輸入通道，可在記錄電化學信号的同時記錄外部輸入的電壓信号，例如光譜信号，快速動力學反應信号等。這對光譜電化學，電化學動力學等實驗極為方便。

電化學工作站主要有2大類，單通道工作站和多通道工作站，區别在于多通道工作站可以同時進行多個樣品測試，較單通道工作站有更高的測試效率，适合大規模研發測試需要，可以顯着的加快研發速度。

電化學工作站已經是商品化的産品，不同廠商提供的不同型号的産品具有不同的電化學測量技術和功能，但基本的硬件參數指标和軟件性能是相同的。

電化學是研究電和化學反應相互關系的科學。電和化學反應相互作用可通過電池來完成，也可利用高壓靜電放電來實現，二者統稱電化學，後者為電化學的一個分支，稱放電化學。因而電化學往往專指“電池的科學”。

電極

電池由兩個電極和電極之間的電解質構成，因而電化學的研究内容應包括兩個方面：一是電解質的研究，即電解質學，其中包括電解質的導電性質、離子的傳輸性質、參與反應離子的平衡性質等，其中電解質溶液的物理化學研究常稱作電解質溶液理論；另一方面是電極的研究，即電極學，其中包括電極的平衡性質和通電後的極化性質，也就是電極和電解質界面上的電化學行為。電解質學和電極學的研究都會涉及到化學熱力學、化學動力學和物質結構。

動物電

1791年伽伐尼發表了金屬能使蛙腿肌肉抽縮的“動物電”現象，一般認為這是電化學的起源。1799年伏打在伽伐尼工作的基礎上發明了用不同的金屬片夾濕紙組成的“電堆”，即現今所謂“伏打堆”。這是化學電源的雛型。在直流電機發明以前，各種化學電源是唯一能提供恒穩電流的電源。1834年法拉第電解定律的發現為電化學奠定了定量基礎。

19世紀下半葉，經過赫爾姆霍茲和吉布斯的工作，賦于電池的“起電力”(今稱“電動勢”)以明确的熱力學含義；1889年能斯特用熱力學導出了參與電極反應的物質濃度與電極電勢的關系，即著名的能斯特公式；1923年德拜和休克爾提出了人們普遍接受的強電解質稀溶液靜電理論，大大促進了電化學在理論探讨和實驗方法方面的發展。

20世紀40年代以後，電化學暫态技術的應用和發展、電化學方法與光學和表面技術的聯用，使人們可以研究快速和複雜的電極反應，可提供電極界面上分子的信息。電化學一直是物理化學中比較活躍的分支學科，它的發展與固體物理、催化、生命科學等學科的發展相互促進、相互滲透。

電解工業

在物理化學的衆多分支中，電化學是唯一以大工業為基礎的學科。它的應用主要有：電解工業，其中的氯堿工業是僅次于合成氨和硫酸的無機物基礎工業；鋁、鈉等輕金屬的冶煉，銅、鋅等的精煉也都用的是電解法；機械工業使用電鍍、電抛光、電泳塗漆等來完成部件的表面精整；環境保護可用電滲析的方法除去氰離子、鉻離子等污染物；化學電源；金屬的防腐蝕問題，大部分金屬腐蝕是電化學腐蝕問題；許多生命現象如肌肉運動、神經的信息傳遞都涉及到電化學機理。應用電化學原理發展起來的各種電化學分析法已成為實驗室和工業監控的不可缺少的手段。