一种控制电位和电流并测量电位的装置——恒电位仪
时间：2024-07-23 阅读：263
什么是恒电位仪？
恒电位仪是一种控制电位和电流并测量电位的装置。
在电解质中由工作电极、对电极和参比电极组成的三电极系统中，控制工作电极和参比电极之间的电压并测量工作电极和对电极之间流动的电流。用于电化学测量，常与恒电流仪、函数发生器配合使用。
恒电流仪精确控制流经电极的电流并任意调节电反应的化学速率，而恒电位仪则控制电极的电位并测量当时流经电极的电流。市场上有许多型号可以让您通过一台设备在恒电流器和恒电位器之间切换。
恒电位仪用途
恒电位仪主要用于电化学测量。实际上，它很少单独用作恒电位仪，最常与恒电流仪和函数发生器结合使用。
单独的恒电位仪只能进行恒压控制，但与这些设备结合使用时，可以进行电压扫描操作和脉冲输出，并且通过测量响应，可以更深入地了解目标物的电化学特性。做。
恒电位仪原理
恒电位仪原理的关键点在于它利用运算放大器进行负反馈控制。
运算放大器用图1所示的电路符号表示，具有以下两个特性。
内部阻抗非常大
正负输入端的电压可以认为是相同的（VIN1=VIN2）
图 1. 运算放大器电路符号
使用运算放大器的电路实现恒电位仪的以下主要功能。
防止电流流向参考极
控制工作电极相对于参比电极的电位
测量工作电极和对电极之间流动的电流
高内阻抗阻止电流流向参比电极，正负端电压相同，因此可以将设定电压作为参比电极电压。
运算放大器可以测量电流，因为它输出与流动电流相对应的电压。
有关恒电位仪的其他信息
1.什么是电化学测量？
图 2.伏安图示例。
电化学测量是一种测量方法，其中从电源或其他电路向特定样品施加电信号以引起化学反应，并根据响应信号评估样品内部发生的化学反应。
一个常见的例子是水电解。通过将连接到恒电位仪的电极插入水中并从外部电路施加电能，可以在工作电极上加速或逆转水分解反应。这可用于开发促进水电解的催化剂。
另外，在伏安图测量中，使用计算机将受控电极电位从数字信号转换为模拟信号，并且将恒电位仪测量的电解电流数字化并由计算机读取。通过这样做，您可以找出响应电压变化有多少电流流动。
根据伏安图，可以考虑在每个电位下工作电极上发生什么样的氧化/还原反应。
2. 使用三电极系统的原因
图3 恒电位仪和三电极系统示意图
在电化学测量中，需要准确地知道电极上发生的反应的电位。当使用双电极系统进行电化学测量时，电流同时流过工作电极和对电极，这会导致称为极化的现象，从而无法准确测量电位。极化是指电流流过电路引起的电极电位的变化。
因此，添加参比电极作为第三电极，形成由工作电极、对电极和参比电极组成的三电极系统。通过不让电流流过参比电极并测量工作电极和参比电极之间的电位差，可以准确地测量工作电极的电位。