双通道电化学工作站双恒电位仪

电池行业的发展对电池检测技术提出了更高的要求，迫切需要高效智能的检测设备。本课题目的是设计一种满足功能和精度要求的综合电化学工作站。综合电化学工作站在电池检测中占有重要地位，它将恒电位仪、恒电流仪和电化学交流阻抗分析仪有机地结合，既可以做三种基本功能的常规试验，也可以做基于这三种基本功能的程式化试验。在试验中，既能检测电池电压、电流、容量等基本参数，又能检测体现电池反应机理的交流阻抗参数，从而完成对多种状态下电池参数的跟踪和分析。本文从结构设计的角度，对综合电化学工作站进行了研究。根据恒电位测量、恒电流测量、交流阻抗测量三种功能的工作原理和相应的性能指标，提出以DSP处理器为控制核心的硬件结构体系。在该设计方案下，进行了大量的硬件设计调试工作和软件设计调试工作。本文的内容包括以下三点：(1)电化学工作站的系统分析。详细分析了电化学工作站三种基本功能的工作原理和性能指标，确定了电化学工作站的硬件系统结构—以DSP处理器为整个系统的控制核心，实现对六个通道的电池测量和控制，以及将数据送往PC机进行储存和处理。(2)系统硬件设计。硬件设计主要集中在DSP电路板、接口电路板、测量控制电路板的设计上。DSP电路负责发出控制信号和处理测量信号；测量电路直接与被测对象相连接，实现具体测量、控制；接口电路是DSP电路板与测量控制电路板之间的桥梁。从电路结构、芯片选型到最后布局，将各个功能电路进行细化，分步骤设计。(3)系统软件设计。结合系统工作特点和硬件结构，确定了软件总体架构。重点研究了过采样滤波软件算法和快速傅立叶变换（FFT）测算交流阻抗软件算法。

随着电池行业的迅猛发展，人们对电池检测技术提出了更高的要求，迫切需要一种高效，能测量体现电池反应过程参数的检测设备。本课题目的在于研发一种综合电化学工作站满足上述需求。综合电化学工作站是一套完整的、数字化的、电化学体系的检测分析设备。它把恒电位仪，恒电流仪和电化学交流阻抗分析仪有机地结合到一起，既可以做常规的基本测试如动电位扫描、动电流扫描试验和电化学交流阻抗测量，也可以做基于这三种基本试验的程式化试验，如恒电流充电-电化学交流阻抗测量，电池寿命循环试验-电化学交流阻抗测量试验，从而完成多种状态下电化学体系的参数跟踪和分析。它可以快捷、精确的检测电池的容量、测量体现电池反应机理的交流阻抗参数。本文以交流阻抗谱为理论依据，在既定电位范围、精度、分辨率和响应速度等性能指标的要求下构建出上下位机多层次硬件体系结构，有针对性地设计了下位机的接口电路板和测量电路板，并在此设计方案下进行了大量的硬件功能调试，达到了预期的性能指标。本文的主要内容可概括为以下三点：(1)电化学工作站的功能原理研究与硬件系统设计。介绍了电化学工作站的三种基本功能和性能指标，电化学交流阻抗测量的原理，并进而提出了电化学工作站的硬件系统结构，构建了电化学工作站的硬件结构设计；(2)下位机的接口电路板和测量电路板设计，在设计中力图提高系统精度、灵活性。实现对电池电压和电流的测量和控制功能，使工作站测量和控制功能达到了功能多样化精确化，为电化学交流阻抗测量等功能实现打下基础；(3)实验及误差分析。对电化学工作站的硬件测量和控制功能进行了实验验证，分析了误差产生得原因，对固有误差进行了补偿，对不同幅值直流信号和不同幅值、频率的交流信号进行测量，达到了精确测量的性能指标。

美国Gamry公司最新型号电化学工作站，保留了以往型号所有的优势；卓越的低阻抗测试特性，准确度到达微欧数量级。为能源材料研究特别改进了硬件和软件，电流量程3pA-3A，可以扩展到30A,电压最高32V，300K的采样速度，电浮动浮地技术；特别为电池，电容器，液流电池等能源材料设计的PWR800软件测试包等等。可以进行系列电化学测试编程。同时可以扩展位双恒电化学工作站和IMPS/IMVS系统。

电化学阻抗谱（EIS）是一个强大的技术，它使用一个小振幅交流电信号去探测电解池的阻抗特征。交流信号在大频率范围扫描以产生一个测试中电化学电解池的阻抗谱。EIS与直流电技术的区别在于它可以对发生在电化学电解池的电容性，电感性和扩散过程进行研究。EIS背后的理论比直流技术更加复杂，所以建议您在入门前先对基本原理有一个基础的了解。EIS有深远的应用包括涂层，电池，燃料电池，光伏，传感器和生物化学。这个指南将集中于EIS技术在涂覆铝面板腐蚀性能分析方面的应用。先知道一些关于被调查的电化学系统的知识也是很有帮助的。有了对系统的基本了解，就可以知道电化学工作站是否能够收集所需的信息且收集到的数据是否满足精度要求。

文章中采用了Gamary电化学工作站，GAMRY Reference 600+软件功能强大，操作简便。硬件设计独特，性能稳定。GAMRY Reference 600+电化学综合测试仪可以满足电池、材料表征、生物传感器、电化学机理、点分析化学、腐蚀与防护、痕量物质检测、电化学合成等多种电化学研究领域。

文章中采用了Gamary电化学工作站，GAMRY Reference 600+软件功能强大，操作简便。硬件设计独特，性能稳定。GAMRY Reference 600+电化学综合测试仪可以满足电池、材料表征、生物传感器、电化学机理、点分析化学、腐蚀与防护、痕量物质检测、电化学合成等多种电化学研究领域。

光谱电化学有机结合电化学和光谱技术。Gamry的光谱电化学系统将分光光度计和Gamry电化学工作站有机结合。每个系统都采用了微形CCD光谱仪，USB3.0通信和温度补偿。115E和115U能够轻松配置吸收或发射测试。其中钨光源光谱范围200-2500纳米。具备200-1100纳米的钨光源，可以和D2和W的光源兼容。光源包括安全快门。

光谱电化学是一种将电化学测量与原位光谱测量相结合的实验方法。光谱测量可以透射或反射进行。光谱测量在电化学测量过程中提供有用的补充信息。它可用于在电化学测量过程中识别反应中间体或产物结构。本文着重介绍电化学工作站与光谱仪的联用，并进行了实例分析。

近年来，大量研究涌入超级电容器领域。超级电容器有高充放电倍率、长循环寿命、宽工作温度范围和低单循环成本的优点。电化学石英晶体微天平（EQCM）是与电化学工作站一起使用的石英晶体微天平（QCM），石英晶片的一侧作为工作电极。想要了解更多关于石英晶体微天平的介绍性解释，请参看本应用报告。

基于中空金纳米壳(AuNSs)修饰的一次性激光诱导多孔石墨烯(LIPG)柔性电极构建了一种低成本无线智能便携式传感器，用于磺胺类药物(SAs)的简单快速电化学检测。采用计算机控制的一步激光直写技术在聚酰亚胺基底(PI)上制备了LIPG，并通过滴涂法在LIPG电极表面修饰了AuNSs。该电极对磺胺(SN)显示出良好的电化学响应，使用传统的大型电化学工作站进行检测，线性范围为0.4 - 100 μM，最低检测限为0.035 μM，鱼和虾样品的回收率范围为96.04% - 105.00%。另外三种SAs也被检测到，它们的结果与SN相似。与采用有线传输的传统大型电化学工作站相比，采用无线蓝牙传输的便携式微型电化学工作站在磺胺类药物的食品安全现场快检方面展现出更好的可行性、实用性和优越性。

基于金纳米粒子和三维还原氧化石墨烯改性丝网印刷碳电极检测植物调节剂吲哚-3-乙酸的无线电化学传感器植物激素是作物生长和生产中重要的调节物质。在这项工作中，利用金纳米粒子和三维还原氧化石墨烯（AuNPs-3DGR）修饰的丝网印刷碳电极（SPCE）成功建立了一种无线电化学传感器，用于检测植物调节剂吲哚-3-乙酸（IAA）。植物。超声辅助液相分散氧化石墨烯（GO）和Au 3+还原制备AuNPs-3DGR纳米复合材料采用水热法混合。复合材料在SPCE上滴涂改性，通过智能手机控制的无线便携式电化学工作站检测IAA，线性范围更宽（0.25~120.0 μmol/L和135.0~500.0 μmol/L），下限为检测（0.15 μmol/L，3σ/S）。之后，将该传感器应用于绿豆芽不同组织中IAA含量的检测，结果令人满意。改进的SPCE与小型蓝牙工作站和智能手机的结合对于构建便携式、低成本、简单、快速的电化学传感平台非常有用。

对乙酰氨基酚氧化物（PA ox）的电沉积，用于尼古丁（NIC）和乙基香兰素β-D-葡萄糖苷（EVG）的智能便携式比率检测。在丝网印刷碳电极（SPCE）上电沉积PA氧作为新的固定状态比率参考探针。将便携式电化学工作站与智能手机相结合，作为智能便携式电化学传感平台。

超级电容器是介于普通电容器和化学电池之间的储能器件，兼备两者的优点，如功率密度高、能量密度高、循环寿命长等，并具有瞬时大电流放电和对环境无污染等特性。

利用不除氧电位溶出分析法成功地测定了溶出电位相近的铅、锡两元素。以0. 05molL - 1草酸为介质,调节溶液pH 1. 0 ,以溶解氧作氧化剂,静止溶出,两元素均有分离清晰的平台出现。铅、锡的线性范围分别为2. 0 ×10 - 9～2. 0 ×10 - 7molL - 1和2. 0 ×10 - 8～2. 0 ×10 - 6molL - 1 。当富集时间为4min 时,铅、锡的检出限分别为5. 0 ×10 - 10molL - 1和5. 0 ×10 - 9molL - 1 。此法已成功地应用于测定罐头食品中痕量铅和锡。

锂离子（Li-ion）电池是市场上最重要的储能设备之一。本文使用电化学工作站对锂离子电池进行了充放电测试。

一种新型的快速、超灵敏的电化学生物传感器，用于靶向诱导激活AIE效应和Crispr Cas12a (LbCpf1)的无差别剪切功能，实现双信号检测胶霉毒素。构建的DNA传感单元包含适配体、ssDNA-Fc和Activator1。在本系统中，激活模式分为两个步骤。首先，当靶标与适配体相互作用时，DNA传感单元迅速分解启动链转移反应，释放出大量Ac1，通过AIE效应聚集ETTC-dsDNA产生荧光信号。其次，ETTC-dsDNA在聚集过程中释放Ac2，激活LbCpf1的无差别剪切功能，极大地提高了ssDNA-Fc的剪切效率，实现了体系的信号放大和对靶标的超灵敏检测。利用该方法检测胶霉毒素，电化学信号检测限低至2.4 fM，在50 fM~1 nM范围内具有良好的线性关系，检测时间缩短至55 min，解决了以往传感器电化学信号弱的缺点。同时将不溶于水的AIE材料与DNA偶联得到水溶性ETTC-dsDNA，并成功引入水介质传感系统，作为荧光响应信号，检测限低至5.6 fM。研究结果表明，通过结合手持式电化学工作站，该传感器成功应用于5种实际样品中的胶霉毒素的检测，检测范围可达到32.0~2.09×108 pM。该方法不仅为复杂食物基质中真菌毒素的检测提供了一种新颖有效的检测平台，而且为分子成像和疾病诊断领域开辟了一条有前景的途径。

文章中采用了Gamary电化学工作站，GAMRY Reference 600+软件功能强大，操作简便。硬件设计独特，性能稳定。GAMRY Reference 600+电化学综合测试仪可以满足电池、材料表征、生物传感器、电化学机理、点分析化学、腐蚀与防护、痕量物质检测、电化学合成等多种电化学研究领域。

瑞士万通Autolab Potentiostat Galvanostat电化学工作站的经典应用。应用动电位扫描法研究钢筋在模拟混凝土孔隙液中的腐蚀电化学行为以及氯离子的影响作用,并根据阳极极化曲线的变化揭示钢筋表面钝化膜的击穿电位及其变化规律,得出当溶液pH值分别为12.50和12.0o时,由氯离子侵蚀引起的钢筋局部腐蚀,其钝化膜击穿电位突降的浓度临界值.

本文通过瑞士万通AUTOLAB电化学工作站，通过极化曲线、交流阻抗谱和钝化膜半导体特性等电化学测量，研究了经电化学阳极氧化处理的不锈钢钝化膜在0.5 molL-1 NaCl 溶液中耐蚀性能与其半导体特性的关系，进一步探索电化学改性处理不锈钢钝化膜的耐蚀机理.

电极在VMS 溶液中预处理后(+1.6~-0.275V 循环伏安扫描3 圈，2000rpm)，在-1.413mA 下预镀90s(2500rpm)，然后在样品中以-0.706mA 下记录电压时间曲线1500s(1500rpm)，通过对比样品与预镀条件下的电位差，评估电镀效果。

本篇应用报告涉及电化学阻抗谱（EIS），假设您已阅读并理解应用报告“电化学阻抗谱原理”中的内容。本篇应用报告的目的在于您不仅可以用Gamry电化学工作站测试电化学池中扁平电极的EIS，也可对没有浸入液体介质的弯曲电极进行测试。

超级电容器是一种电化学装置，能够储存和释放电荷并在短时间内提供高功率密度。它们能够高效地存储电能并快速释放电能，使其非常适合短时间备用电源和峰值功率需求至关重要的应用。本文详细解释了超级电容器的理论基础，并用电化学工作站对其进行表征。

用于研究电化学的方法包括循环伏安法、恒电流法、单电势阶跃法、交流阻抗法等，主要依赖电位、电流等函数的测量获得有关电极/溶液界面的结构、电极反应动力学参数和反应的机理。但是这些方法只是单纯的电化学测量，无法对反应产物或中间体的鉴定提供直接的化学信息，也不能从化学结构/分子水平上提供电极/溶液界面结构的直接证据。

德国Zahner公司的电化学工作站进行交流阻抗测试时，不仅可以通过基频信号反映出电极响应的线性部分，还可以获得高次谐波信号反映出系统的非线性特征，从而识别复杂电化学系统的反应动力学，为电极动力学分析与系统诊断的更为精准的方法

采用DSR数字型旋转圆盘电极装置及电化学工作站，分别进行LPR线性极化电阻测试、Tafel曲线测试和EIS交流阻抗测试，防腐蚀效果评价：复合膜 硅烷膜 空白样品。 用做介质和流体输送的管型铝材，譬如用作输送冰箱、冰柜制冷剂等，由于长期处于或易暴露在腐蚀的环境下，极易被腐蚀而导致介质的泄露和其它安全事故的发生，因此使用前必须对管型铝材进行防腐预处理。 采用电化学测试手段来评价铝管表面复合膜层的耐蚀性能。在自制三电极体系中，将试样制成暴露面积为1 cm2的工作电极，对电极为铂片电极，参比电极为饱和甘汞电极。利用美国PINE公司的WaveDriver200电化学工作站分别对试样在3.5% NaCl溶液中进行LPR线性极化电阻测试、Tafel曲线测试和EIS交流阻抗测试，试验时系统温度控制在25±2℃。

电化学工作站在燃料电池行业有广泛的应用，本文讨论了循环伏安(CV)，线性扫描伏安(LSV)，电化学交流阻抗谱(EIS)方法表征燃料电池的性能。

电化学测试尤其是电催化如ORR氧还原测试、OER氧析出、HER氢析出测试等与燃料电池的效率密切相关，过电势是一个很关键的指标，其中工作电极与参比电极之间的电阻Ru，如果不扣除，则会增大过电势。本技术方案介绍了用电化学工作站测试Ru的几种方法，如EIS交流阻抗法、CI电流中断法、PF正反馈法、CSCA循环计时电流法，并比较了几种方法的优劣。测量Ru后，再进行IR补偿扣除，可以提高测试效果。有助于大家科研。

以吡咯和二缩三乙二醇为原料合成了N 取代吡咯衍生物单体———双2[ 22吡咯(乙氧基) ]乙烷,并用循环扫描伏安技术研究了该单体的电化学聚合过程。结果表明:在乙腈/ 高氯酸锂溶液中,双2[ 22吡咯(乙氧基) ]乙烷在铟锡氧化物导电玻璃( ITO) 、Pt 、Au 、玻璃碳、石墨电极上均能顺利发生反应,形成一定厚度的聚合物膜。但聚合速率、膜的结构、膜的颜色有差异。溶剂水对聚合有明显影响。形成的聚合膜具有良好的电化学稳定性。

拉曼光谱系统：共聚焦显微拉曼光谱系统、小型科研拉曼光谱仪多种型号可选。借助各类原位池或者探针台，我们可实现对原始反应状态的样品进行检测而避免将其暴露在空气中，电学可根据需求搭配客户的电化学工作中或源表等电学测量设备。

蒸发光散射检测器（ELSD）对于紫外线不吸收的半挥发或不挥发化合物的检测和定量非常有用。在本应用报告中，我们用化学工作站软件绘制了非线性 ELSD 校准曲线，并用这条曲线对制剂中的托吡酯（一种紫外线不敏感的化合物）进行了定量测定。