交流阻抗(电化学研究的实验方法)-尚可名片

交流阻抗（电化学研究的实验方法）

VLoG

次浏览

更新时间：2023-05-22

交流阻抗

电化学研究的实验方法

交流阻抗也叫做电化学阻抗谱（Electrochemical Impedance Spectroscopy，简写为EIS），早期的电化学文献中称为交流阻抗（AC Impedance）。阻抗测量原本是电学中研究线性电路网络频率响应特性的一种方法，引用到研究电极过程，成了电化学研究中的一种实验方法。

基本信息

中文名	交流阻抗
外文名	Electrochemical Impedance Spectroscopy
别名	电化学阻抗谱
出处	物理学
有功功率	±25kW
阻抗	0 - 99.99Ω
引用标准	IEC688－1992

收起

基本原理

当电极系统受到一个正弦波形电压（电流）的交流讯号的扰动时，会产生一个相应的电流（电压）响应讯号，由这些讯号可以得到电极的阻抗或导纳。一系列频率的正弦波讯号产生的阻抗频谱，称为电化学阻抗谱。

定义

交流阻抗表

对于一个稳定的线性系统M，如以一个角频率为w的正弦波电信号（电压或电流）X为激励信号（在电化学术语中亦称作扰动信号）输入该系统，则相应地从该系统输出一个角频率也是w的正弦波电信号（电流或电压）Y，Y即是响应信号。Y与X之间的关系可以用下式来表示：

如果扰动信号X为正弦波电流信号，而Y为正弦波电压信号，则称G为系统M的阻抗（Impedance）。如果扰动信号X为正弦波电压信号，而Y为正弦波电流信号，则称G为系统M的导纳（Admittance）。

由阻抗（导纳）的定义可知，对于一个稳定的线性系统，当响应与扰动之间存在唯一的因果性时，阻抗Z与导纳Y都决定于系统的内部结构，都反映该系统的频响特性，故在Z与Y之间存在唯一的对应关系：

G是一个随频率变化的矢量，用变量为频率f或其角频率w的复变函数表示。故G的一般表示式可以写为：

公式

假设电路中各电量频率统一为f，角频率为w，则电阻的交流阻抗即为其电阻值R，电感值为L的电感阻抗为jwL（j为虚数单位），电容值为C的电容阻抗为

。

测量方法

电化学阻抗谱法

交流阻抗

电化学阻抗谱方法是一种以小振幅的正弦波电位（或电流）为扰动信号的电化学测量方法。由于以小振幅的电信号对体系扰动，一方面可避免对体系产生大的影响，另一方面也使得扰动与体系的响应之间近似呈线性关系，这就使测量结果的数学处理变得简单。交流阻抗法就是以不同频率的小幅值正弦波扰动信号作用于电极系统，由电极系统的响应与扰动信号之间的关系得到的电极阻抗，推测电极的等效电路，进而可以分析电极系统所包含的动力学过程及其机理，由等效电路中有关元件的参数值估算电极系统的动力学参数，如电极双电层电容，电荷转移过程的反应电阻，扩散传质过程参数等。

一个电极体系在小幅度的扰动信号作用下，各种动力学过程的响应与扰动信号之间呈线形关系，可以把每个动力学过程用电学上的一个线性元件或几个线性元件的组合来表示。如电荷转移过程可以用一个电阻来表示，双电层充放电过程用一个电容的充放电过程来表示。这样就把电化学动力学过程用一个等效电路来描述，通过对电极系统的扰动响应求得等效电路各元件的数值，从而推断电极体系的反应机理。

同时，电化学阻抗谱方法又是一种频率域的测量方法，它以测量得到的频率范围很宽的阻抗谱来研究电极系统，因而能比其他常规的电化学方法得到更多的动力学信息及电极界面结构的信息。

安全概要

1.试验回路应采用隔离调压器或隔离变压器

2.试验前应按照本手册的说明，正确连接试验回路

3.仪器面板上的接地端钮必须就近可靠接地

4.试验中，在调压器有输出时，避免仪器断电或断开测试回路，以免被试设备和仪器遭受过压、过流冲击

5.为保证人身安全，非生产厂家专业人员请勿拆卸仪器面板

6.本仪器禁止非专业人员随意打开机箱插拔、调整内部元器件，以免造成不必要的损失

技术规格

模拟通道	n模拟通道A/D分辨率：14位
	n有效值计算精度：0.5级
测量范围	有功功率：
	阻抗：
绝缘强度	引用标准：
	试验方法：AC2kV1分钟漏电流2mA