堆棧模式測(cè)量之重要性

引言

一些研究人員在測(cè)試中想要能夠施加或者測(cè)量高于12V的電壓值。其中一個(gè)有高電壓需求的例子就是電池測(cè)試，而另一個(gè)可能是微流體通道內(nèi)部的循環(huán)伏安法。也許您想要進(jìn)行某些類型需要高壓的電沉積實(shí)驗(yàn)。在這些情況下，您可能需要加大力度去尋找一臺(tái)能夠在如此高的電壓下運(yùn)作的電化學(xué)工作站。

所有的Reference^TM 3000電化學(xué)工作站都能夠測(cè)量和外施電壓和電流直到其槽壓限值。槽壓限值是控制放大器的輸出極限。什么是控制放大器呢？控制放大器是電化學(xué)工作站內(nèi)部的一個(gè)運(yùn)算放大器，用于驅(qū)動(dòng)對(duì)電極，以獲得參比電極和工作電極間的所需電壓。更高的功率需要更大的電壓和電流，不過(guò)這是有代價(jià)的：更高的功率意味著更多的熱耗散，更大的設(shè)備還有額外的成本。

對(duì)于需要更高電壓的您，Reference 3000具有一些*的優(yōu)勢(shì)，您應(yīng)該認(rèn)識(shí)和了解一下。Reference 3000有兩個(gè)槽壓量程：±3 A下的±15 V和±1.5 A下的±32 V。一般情況下，reference 3000可以施加和測(cè)量到12 V。這是可以在15 V的槽壓量程內(nèi)完成的。與電解池的連接方式是標(biāo)準(zhǔn)模式，如圖1A所示。工作/工作傳感導(dǎo)線與工作電極相連，輔助導(dǎo)線與對(duì)電極相連，參考導(dǎo)線與參比電極相連。在二電極模式，工作和工作傳感導(dǎo)線與工作電極相連，參考和輔助導(dǎo)線與對(duì)電極相連，如圖1B所示。

圖1 Reference 3000在三電極（A）或二電極（B）模式中的常規(guī)操作。
電壓小于±12 V。參考導(dǎo)線連接到浮地。

軟件版本6

在Gamry公司的Framework^TM軟件6.x版本里，當(dāng)運(yùn)行電化學(xué)能源（PWR）子菜單中有的實(shí)驗(yàn)時(shí)，電解池類型有三種選擇：半電解池，全電解池和堆棧模式。半電解池（三電極）和全電解池（二電極）對(duì)應(yīng)于前面所描述的情況，電壓可以施加或者測(cè)量到12 V。它們的連接如圖1所示。當(dāng)選擇堆棧模式以達(dá)到更高的電壓時(shí)，按照以下步驟進(jìn)行操作。

當(dāng)電壓大于12 V而小于15 V：低槽壓

超越12 V需要堆棧模式。在堆棧模式中，Reference 3000測(cè)量的是輔助傳感和工作傳感電極間的電勢(shì)差。參考導(dǎo)線在這一設(shè)置中不會(huì)用到，應(yīng)將其通過(guò)2mm的銷連接器與浮動(dòng)地相連。對(duì)于三電極模式，將工作和工作傳感導(dǎo)線與工作電極相連，輔助傳感導(dǎo)線與參比電極相連，輔助導(dǎo)線與對(duì)電極相連，如圖2A所示。對(duì)于二電極模式，將工作和工作傳感導(dǎo)線與工作電極相連，輔助和輔助傳感導(dǎo)線與對(duì)電極相連，如圖2B所示。

圖2 Reference^TM 3000在三電極（A）或二電極（B）模式中的堆棧模式操作（低槽壓）。
電壓大于12 V小于15 V。參考導(dǎo)線與浮動(dòng)地相連。

電壓大于15 V：高槽壓

施加和測(cè)量高于15 V的電壓時(shí)需要切換到高槽壓模式。這通過(guò)Utilities子菜單來(lái)實(shí)現(xiàn)。在Framework軟件中，選擇Experiment>Utilities，點(diǎn)擊Compliance Voltage，會(huì)跳出Compliance Voltage Setting對(duì)話框：

點(diǎn)選所用Reference 3000的單選框，然后點(diǎn)擊OK按鈕。一個(gè)新的窗口會(huì)跳出，讓您選擇Low或Hi：

點(diǎn)選Hi單選框，然后點(diǎn)擊OK。儀器現(xiàn)在就是高槽壓模式。

對(duì)于三電極模式，工作和工作傳感導(dǎo)線與工作電極相連，輔助傳感與參比電極相連，輔助導(dǎo)線與對(duì)電極相連，如圖3A所示。對(duì)于二電極模式，工作和工作傳感與工作電極相連，輔助和輔助傳感導(dǎo)線與對(duì)電極相連，如圖3B所示。

圖3 Reference^TM 3000在三電極（A）或二電極（B）模式中的堆棧模式操作（高槽壓）
電壓大于15 V。參考導(dǎo)線與浮動(dòng)地相連。

軟件版本7

我們的Framework軟件的7版本中電解池類型的選擇改為半電解池（三電極），全電解池（二電極）和在電化學(xué)能源實(shí)驗(yàn)中兩者結(jié)合的模式。設(shè)置對(duì)話框會(huì)明確地詢問(wèn)您您所需的大電壓。根據(jù)您的輸入值，軟件將自動(dòng)選擇低槽壓或高槽壓模式。如果有需要，您可以勾選Cable Check的單選框，軟件將會(huì)展示一個(gè)對(duì)話框向您描述電纜與您的電解池的連接方式。

Interface 5000還不能選擇Both。在Interface 1000或者Reference系列儀器中選擇Both都會(huì)彈出錯(cuò)誤信息。

其他非電化學(xué)能源類的高電壓實(shí)驗(yàn)

Gamry早已經(jīng)開始著手處理這些情況和實(shí)驗(yàn)需求，并為您改進(jìn)了大部分常見的高電壓測(cè)試實(shí)驗(yàn)軟件和硬件，包括計(jì)時(shí)電流法，計(jì)時(shí)電位分析法，循環(huán)極化，循環(huán)伏安法，動(dòng)電位和恒電位法。

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將相應(yīng)的腳本復(fù)制進(jìn)您的腳本文件夾，然后通過(guò)使用Experiment菜單下Named Script選項(xiàng)來(lái)運(yùn)行它們。