电化学阻抗谱的三种分析方法：实验、模型和仿真 App。

 

电化学阻抗谱：实验

电化学阻抗谱（Electrochemical impedance spectroscopy，简称 EIS）是电化学领域广泛使用的实验方法，应用于电化学传感、电池和燃料电池的研究。这项技术的工作原理是，首先在固定电压下使电池极化，然后施加一个小的附加电压（偶尔施加电流）来干扰系统。扰动输入随时间作时谐振荡，产生交流电。

 

电化学阻抗谱：模型

为了模拟 EIS 实验，我们必须描述关键的基础物理和化学效应，即电极动力学、双层电容和电化学反应物的扩散。在电分析系统中，大量人工添加的支持电解质使电场保持在较低水平，因此可以忽略溶液电阻。在这种情况下，我们可以使用扩散方程（菲克定律）描述系统中化学物质的质量传递，并利用合适的边界条件描述电极动力学和电容。在 COMSOL Multiphysics® 软件中，我们使用电分析接口和“电极表面”边界特征来描述这些方程。

 

电化学阻抗谱：仿真 App

电化学仿真的一个常见要求是仿真结果需“符合”实验数据，以便确定未知的物理量，或者更笼统地说，便于解释数据。即便是经验十足的电化学分析人员，也很难直观地“看到”像奈奎斯特图这样的基础图中的物理现象和化学反应。然而，通过在一系列条件下模拟这些绘图，我们可以揭示不同效应对整个图的影响。