電化學阻抗譜的三種分析方法：實驗、模型和仿真 App。

 

電化學阻抗譜：實驗

電化學阻抗譜（Electrochemical impedance spectroscopy，簡稱 EIS）是電化學領域廣泛使用的實驗方法，應用于電化學傳感、電池和燃料電池的研究。這項技術的工作原理是，首先在固定電壓下使電池極化，然后施加一個小的附加電壓（偶爾施加電流）來干擾系統(tǒng)。擾動輸入隨時間作時諧振蕩，產(chǎn)生交流電。

 

電化學阻抗譜：模型

為了模擬 EIS 實驗，我們必須描述關鍵的基礎物理和化學效應，即電極動力學、雙層電容和電化學反應物的擴散。在電分析系統(tǒng)中，大量人工添加的支持電解質(zhì)使電場保持在較低水平，因此可以忽略溶液電阻。在這種情況下，我們可以使用擴散方程（菲克定律）描述系統(tǒng)中化學物質(zhì)的質(zhì)量傳遞，并利用合適的邊界條件描述電極動力學和電容。在 COMSOL Multiphysics® 軟件中，我們使用電分析接口和“電極表面”邊界特征來描述這些方程。

 

電化學阻抗譜：仿真 App

電化學仿真的一個常見要求是仿真結果需“符合”實驗數(shù)據(jù)，以便確定未知的物理量，或者更籠統(tǒng)地說，便于解釋數(shù)據(jù)。即便是經(jīng)驗十足的電化學分析人員，也很難直觀地“看到”像奈奎斯特圖這樣的基礎圖中的物理現(xiàn)象和化學反應。然而，通過在一系列條件下模擬這些繪圖，我們可以揭示不同效應對整個圖的影響。