Потенциостат / Гальваностат CS350M с ЭИС

CS350M — это самый передовой одноканальный потенциостат, поддерживающий более 40 электрохимических методов, включая: ЭИС, ЦВ (CV), ЛСВ (LSV), ГЦР (GCD), график Тафеля, OCP, CA, CP, I–V, I–t, E–t и другие.

Модель CS350M — это одноканальный потенциостат/гальваностат, включающий генератор произвольных сигналов DDS, потенциостат/гальваностат и анализатор частотного отклика (FRA). Благодаря встроенным двойным 24-битным АЦП с архитектурой Delta-Sigma прибор обеспечивает превосходную стабильность, а также высокое разрешение по потенциалу (1 мВ) и току (1 пА). CS350M широко применяется в электрохимии коррозии, энергетических материалов, материаловедения и аналитической электрохимии. Дополнительно, с использованием усилителя тока, выходной ток устройства может быть увеличен до 20 A / 40 A / 100 A.

Области применения

● Исследование энергетических материалов (литий-ионные аккумуляторы, солнечные элементы, топливные элементы, суперконденсаторы), а также передовых функциональных материалов
● Биоэлектрохимия, сенсоры, электросинтез, электроосаждение (гальваника), анодное окисление, электролиз
● Электрокатализ (HER, OER, ORR, CO₂RR, NRR)
● Исследование коррозии и оценка коррозионной стойкости металлов; экспресс-оценка эффективности ингибиторов коррозии, защитных покрытий и катодной защиты

Электрохимия коррозии

Потенциостаты/гальваностаты серии CS поддерживают широкий спектр методов электрохимического анализа, применяемых в коррозионных исследованиях, включая:
— регистрация потенциала открытой цепи (OCP)
— потенциодинамическая поляризация
— электрохимическая импедансная спектроскопия (ЭИС)
— циклическая поляризация (CPP)
— линейная поляризация (LPR)
— испытание на диффузию водорода
— измерения амперметром с нулевым сопротивлением (ZRA)
— электрохимический шум (ECN)

Благодаря высокому входному сопротивлению (10¹³ Ом) приборы особенно подходят для ЭИС-измерений высокоимпедансных систем, таких как покрытия, бетон и чистая вода.

Кривая поляризации аморфного сплава на основе титана и нержавеющей стали в 3% растворе NaCl

ECN низкоуглеродистой стали в растворе 0.05 моль/л Cl⁻ + 0.1 моль/л NaHCO₃

Тест на коррозионную стойкость высокоомного покрытия в камере соляного тумана

Энергетические материалы и тестирование аккумуляторов

Благодаря широкому функционалу, включая линейную вольтамперометрию (LSV), циклическую вольтамперометрию (CV), гальваностатический заряд/разряд (GCD), а также электрохимическую импедансную спектроскопию (ЭИС) в потенциостатическом и гальваностатическом режимах с точной компенсацией сопротивления (IR), потенциостаты серии CS широко применяются для исследований и тестирования:
— суперконденсаторов
— литий-ионных (Li-ion) и литий-серных (Li-S) аккумуляторов
— топливных элементов
— солнечных элементов
— твердофазных аккумуляторов
— проточных и металл-воздушных батарей

Кривая циклической вольтамперометрии (CV) суперконденсатора на основе полипиррола (PPy) в растворе 0.5 моль/л H₂SO₄

Аналитическая электрохимия

Потенциостаты серии CS поддерживают широкий набор вольтамперометрических методов, включая NPV, DPV, DNPV, SWV и ACV, что делает их идеальными для количественного анализа следовых количеств веществ с использованием встроенных методов стриппинг-вольтамперометрии.

Кривые стриппинг-вольтамперометрии в растворе с различной концентрацией ионов Pb²⁺, Cd²⁺ и Zn²⁺

Электрокатализ

Потенциостаты серии CS, используя методы ЦВ (CV) и ЛСВ (LSV), позволяют проводить длительные тесты для реакций восстановления кислорода (ORR), выделения кислорода (OER), выделения водорода (HER) и восстановления CO₂ — что особенно важно для оценки стабильности каталитических материалов.

Модель CS2350M (двухканальный би-потенциостат) и многоканальные потенциостаты специально разработаны для синхронного измерения Фарадеевской эффективности.

Потенциостаты CS также позволяют определять полуволновой потенциал (для ORR) и перенапряжение (для HER и OER), а также рассчитывать плотность мощности и плотность энергии по пикам окислительно-восстановительных реакций.

Кривая линейной вольтамперометрии (LSV) катализаторов в щелочном растворе

Электрохимические сенсоры

Благодаря высокой чувствительности по току (до 100 фА) и разрешению по напряжению (1 мВ), потенциостаты серии CS подходят для научных исследований и разработки биосенсоров и электрохимических сенсоров.

Технические преимущества

Переключаемый режим "плавающий/заземлённый"

Все потенциостаты/гальваностаты серии CS поддерживают возможность переключения между плавающим и заземлённым режимами. Это особенно важно при исследовании электрохимических систем, в которых рабочие электроды физически заземлены, например: автоклавы, железобетонные конструкции на месте установки, а также многоканальные системы с необходимостью электрической изоляции рабочих электродов.

ЭИС с широкой полосой пропускания

Благодаря встроенному цифровому анализатору частотного отклика (FRA), генератору произвольных сигналов и высокому входному импедансу (10¹³ Ом), потенциостаты CS идеально подходят для проведения ЭИС-измерений в высокоомных системах, таких как покрытия, мембраны, бетон и др.

На базе технологии компенсации смещения по постоянному току (DC bias), потенциостаты CS позволяют проводить ЭИС-измерения на различных стадиях заряда/разряда аккумуляторов. Это делает их особенно эффективными для сверхнизкоомных систем, таких как силовые аккумуляторы, водородные топливные элементы, установки водоразложения и др.

Поддержка многоэлектродных конфигураций

Потенциостаты CS поддерживают 2-, 3- и 4-электродные схемы измерений, а также позволяют измерять гальванический ток с помощью встроенного амперметра с нулевым сопротивлением (ZRA).

Независимые многоканальные измерения

В многоканальной модели CS310X каждый канал является полностью независимым, что позволяет проводить параллельные электрохимические измерения в нескольких ячейках или на нескольких рабочих электродах в одной ячейке.

Двухканальный потенциостат CS2350M (или многоканальные версии) может использоваться для экспериментов с вращающимся кольцевым дисковым электродом (RRDE) и двуячейковых тестов диффузии водорода.

Пользовательские последовательности тестов

Программное обеспечение CS Studio 6.0 для Windows поддерживает создание пользовательских последовательностей тестов (режим "комбинированного тестирования"). Это позволяет автоматически проводить серию измерений в заданном пользователем порядке, обеспечивая гибкость и эффективность в экспериментальной работе.

Последовательный тест: коррозионные испытания

Последовательный тест: испытания псевдоконденсаторов

Усилитель мощности

С помощью усилителей CS2020B / CS2040B / CS2100B потенциостаты серии CS могут расширить диапазон выходного тока до ±20 A / ±40 A / ±100 A, что позволяет удовлетворить растущие требования в таких областях, как водородные топливные элементы, силовые аккумуляторы, электроосаждение и др.

Дополнительные функции и программное обеспечение

Настраиваемое напряжение соответствия
Для одноканальных потенциостатов возможно индивидуальное задание напряжения соответствия (до ±30 В), что делает их подходящими для исследований электрохимического восстановления углерода и азота.

Мультиплексор для многоканальных измерений
С использованием мультиплексора потенциостаты CS с одним каналом могут быть расширены до 16–32 каналов для проведения массовых (high-throughput) измерений.

Изучение неравномерной коррозии
Потенциостаты CS могут работать в связке с системой картирования электродов CST520, что позволяет исследовать неравномерную коррозию металлических образцов под отложениями, покрытиями или антикоррозионными маслами.

Программный интерфейс (SDK)

Все потенциостаты серии CS управляются через программное обеспечение CS Studio 6.0 (CSS 6.0) для Windows. CSS 6.0 поддерживает интеграцию с языками программирования третьих сторон, включая LabVIEW, C, C++, C#, VC, Python и другие.
В комплекте могут поставляться универсальные API-интерфейсы и примеры кода, позволяющие пользователям реализовать собственные методы тестирования с помощью SDK.

Хранение данных в реальном времени

CS Studio 6.0 сохраняет данные эксперимента в режиме реального времени. Даже при аварийном отключении питания или завершении работы компьютера данные не теряются. Поддерживаются форматы, совместимые с OriginPro и Microsoft Excel.

Многофункциональный анализ данных

CS Studio 6.0 предлагает широкий набор инструментов для проведения и обработки электрохимических измерений:

• Аппроксимация кривых поляризации по 3 и 4 параметрам

• Построение и анализ графика Тафеля

• Расчёт производных и интегралов CV-кривых

• Подгонка эквивалентных схем по данным ЭИС

• Анализ спектра электрохимического шума

• Расчёт псевдоёмкости

• Расчёт удельной ёмкости и эффективности по данным GCD

• Анализ кривых Мотта-Шоттки

• Анализ CV-кривых

• Анализ кривых активации / повторного пассивирования

Возможности программного обеспечения

Циклическая вольтамперометрия (CV):
Программное обеспечение CS Studio предоставляет пользователям универсальный инструмент для обработки CV-кривых, включающий сглаживание, дифференцирование и интегрирование. Возможен автоматический расчёт высоты пика, площади под пиком и потенциала пика.

Также реализована функция выбора конкретных циклов для отображения и анализа — можно отобразить один или несколько циклов по выбору пользователя.
Данные и графики отдельных циклов можно экспортировать как в виде таблиц, так и векторной графики.

График Тафеля и скорость коррозии:
CS Studio поддерживает мощную нелинейную аппроксимацию поляризационной кривой по уравнению Батлера–Фольмера. На основе анализа строятся:

• Уклон Тафеля (Tafel slope)

• Плотность коррозионного тока

• Предельный ток

• Сопротивление поляризации

• Скорость коррозии

Дополнительно, при работе с электрохимическим шумом, программа рассчитывает:

• Спектральную плотность мощности

• Сопротивление шума

• Спектральное сопротивление шума

Тестирование и анализ аккумуляторов:
Программное обеспечение позволяет рассчитывать следующие параметры:

• Эффективность заряда и разряда

• Общая ёмкость

• Удельная ёмкость

• Энергия заряда и разряда

Эти функции обеспечивают полный цикл анализа рабочих характеристик аккумуляторов, суперконденсаторов и других энергонакопителей.

Анализ ЭИС:
Поддерживаются построения графиков Боде, Найквиста и Мотта-Шоттки.

Список методов для прибора CS350M 

Примечание: Методы, отмеченные символом #, имеют соответствующие методы электрохимического удаления (stripping).