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电化学工作站性能二三事儿

电化学工作站性能二三事儿

对于搞电化学的我们,必不可少的物件就是——电化学工作站。但是我们都很少会去关注工作站本身的可靠性。实验出了问题也不会去想是否工作站本身的问题,那么小编近期花了整整三天的时间评估了市面上常见的的四种电化学工作站:

  • Autolab(瑞士万通),电化学工作站中的战斗机,有钱电化学人都愿意花个几十万大洋购买的工作站;

  • Princeton(美国普林斯顿),电化学工作站中的轰炸机,价格同样不菲,功能强悍,只不过看着有点丑;

  • Homiangz(美国合安),世界上最轻巧的mini电化学工作站,体型最小的型号还没有iphone 8 Plus大,上述两个家伙有的功能他都有,关键是还很便宜;

  • Chenhua(上海辰华),什么都不说了,中国大爷大妈都认可的工作站,自称是外国心,让我们用着放心、舒心、可心。

 

本期主要讲述交流阻抗(AC Impedance)和计时电位(Chronoamperometry)测试对比。


交流阻抗测试

一、模拟验证

准备材料:自称阻值有10Ω、47Ω、100Ω的电阻(淘宝购买);

测试条件:频率范围10000Hz-1Hz;

注:利用物理电阻元件测出的交流阻抗图是没有虚部的,只有实部。

1. 10Ω测试结果

电化学工作站性能二三事儿

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测试结果:合安、普林斯顿测出的实部值约为11.9Ω;万通测出的实部值约为11.5Ω;辰华测出的实部值约为10.2Ω。


2. 47Ω测试结果

电化学工作站性能二三事儿

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测试结果:合安测出的实部值约为48.85Ω;普林斯顿测出的实部值约为48.8Ω;万通测出的实部值约为48.3Ω;辰华测出的实部值约为47.1Ω。


3. 100Ω测试结果

电化学工作站性能二三事儿

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测试结果:合安测出的实部值约为101.4Ω;普林斯顿测出的实部值约为101.4Ω;万通测出的实部值约为100.75Ω;辰华测出的实部值约为100Ω。

总结如下:

电化学工作站性能二三事儿

由以上对比可知,上海辰华测试测结果与其他三家均有一点区别,且更加接近所用电阻标称的阻值,因此,造成此结果有以下两种可能:

  • 万通、普林斯顿、合安三家在阻值测试方面均有较大误差,但这种情况一般不会发生;

  • 在淘宝所购买电阻本身有较大的误差且辰华工作站测试在阻值测试方面相比于其他三家不是特别精确如果此推测成立,“淘宝无假货”的说法有待考量。“马爸爸”是不是该慌了。

 另外,在低频阶段,瑞士万通测出的点“凌乱”了,其他三种未出现此类情况。


二、实际验证

1. 常规测试

  • 测试对象:日本松下CR2016 3V碱性扣式电池;

  • 测试条件:万通和普林斯顿,100000Hz-1Hz;合安和辰华,10000Hz-1Hz。

电化学工作站性能二三事儿

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四种工作站测出电子转移电阻基本相同。不同的是,美国合安和普林斯顿测出的溶液电阻较大,上海辰华测出的结果较小,瑞士万通测出的结果最小。

普林斯顿测试时,在高频区虚部出现负值,而瑞士万通则没有。当频率上限较小时(10000Hz),合安的阻抗图谱比辰华出现的更完整,可以让使用者更好拟合出溶液电阻和电子转移电阻。美国合安因其阻抗范围的限制(最高100000Hz),在高频区的表现并非最佳,但低配置已经表现出高性能 。

 

2. 阻抗稳定性测试

持续测试交流阻抗,瑞士万通 、美国合安、上海辰华均未出现明显的不稳定性,而美国普林斯顿却表现的不如人意。测完一两次后,电池的开路电位发生较大的波动且不能再随即正常测试,看来“轰炸机”固然厉害,但也有经不起摔打的软肋,必须小心伺候着。静止一段时间后,即可正常测试。


操作视频



计时电位测试

一、模拟验证

准备材料:自称阻值有1000Ω的电阻

测试条件如下:

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测试结果:


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测试结果无明显区别,看来电阻有1000Ω是比较准确的。


二、实际验证

测试对象:日本松下CR2016 3V碱性扣式电池

电化学工作站性能二三事儿

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放电10min,二者无明显区别。


操作视频:




总结1000种工作站也会有1000种测试结果,同一体系不同测试次数也会有差别,所以工作站的测试结果只能说有相对的好坏。我们只需要选择合适价格的工作站来满足实验需要即可,不必追求高大上的仪器,花冤枉钱。笔者参观过N个实验室,不乏一些高大上的仪器都在大材小用,比如电化学扫描隧道显微镜当电化学工作站用,气相沉积装置当做管式炉烧材料……

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