電化學阻抗是通過在電路上施加交流電位,測量電流得到的。假設施加正弦波電位激發信號,對應此電位響應的是交流電流信號。此電流信號可用正弦方程的總和來分析(傅里葉級數)。
電化學阻抗通常用很小的激發信號測得。因此,電極的響應是非線性的。在線性(或非線性)系統中,對應正弦波電位信號響應的電流在同樣頻率也是正弦波信號,除了相位有所移動。
電化學阻抗數據通常是通過擬合等效電路模型分析得到的。模型中大多數電路元件都是通用電氣元件,例如電阻,電容和電感。模型中的元件應該具有物理電化學原理。例如諸多模型都用電阻來模擬測試系統的溶液電阻。因此,有關標準電路元件阻抗的知識是非常有用的。
測定方法:
給黑箱(電化學系統)輸入一個擾動函數X,它就會輸出一個響應信號Y。用來描述擾動信號和響應信號之間關系的函數,稱為傳輸函數。若系統內部結構是線性的穩定結構,則輸出信號就是擾動信號的線性函數。
如果f是角頻率為ω的正弦波電流信號,則g即為角頻率也是ω的正弦電勢信號。此時將g/f稱為系統的阻抗,用Z表示;而將f/g稱為系統的導納,用Y表示。
阻抗和導納統稱為阻納,用G表示。阻抗和導納互為倒數關系,Z=1/Y。二者關系與電阻和電導相似。
特點:
1,由于采用小幅度的正弦電勢信號對系統進行微擾,電極上交替出現陽極和陰極過程(也就是氧化和還原過程),二者作用相反。因此,即使擾動信號長時間作用于電極,也不會導致極化現象的積累性發展和電極表面狀態的積累性變化。因此EIS法是一種“準穩態方法”。
2,由于電勢和電流間存在著線性關系,測量過程中電極處于準穩態,使得測量結果的數學處理簡化。
3,EIS是一種頻率域測量方法,可測定的頻率范圍很寬,因而可以比常規電化學方法得到更多的動力學信息和電極界面結構信息。
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