Потенциостат/Гальваностат CS350Pro c ЭИС (5 МГц)

CS350Pro представляет собой усовершенствованную версию традиционной одноканальной электрохимической станции с выдающейся стабильностью и точностью, современным аппаратным обеспечением и полностью функциональным программным обеспечением. Частота ЭИС может достигать 5 МГц.

Одноканальный потенциостат/гальваностат с функцией ЭИС модели CS350Pro включает генератор произвольных функций DDS, потенциостат/гальваностат и FRA. Благодаря встроенным двухканальным 24-битным АЦП по архитектуре Delta-sigma устройство обеспечивает высокую стабильность, а также высокое разрешение по потенциалу (1 мВ) и току (1 пА). Поддерживая более 40 электрохимических методик, CS350Pro широко применяется в исследованиях коррозии, энергетики, материаловедения и аналитической электрохимии.

Области применения

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

Коррозионная электрохимия
Потенциостаты/гальваностаты серии CS поддерживают широкий спектр электрохимических методик для исследования коррозии, включая регистрацию ОХП (OCP), потенциодинамические методы, ЭИС, циклическую поляризацию (CPP), LPR, тест на диффузию водорода, нулевое сопротивление (ZRA), электрохимический шум (ECN) и другие.

Благодаря высокому входному сопротивлению (10¹³ Ω) приборы особенно хорошо подходят для измерений ЭИС в системах с высоким импедансом, таких как покрытия, бетон и дистиллированная вода.

Поляризационная кривая аморфного сплава на основе титана и нержавеющей стали в растворе 3% NaCl

Электрохимический шум (ECN) низкоуглеродистой стали в 0,05 моль/л Cl + 0,1 моль/л NaHCO3

Испытание на старение в соляном тумане покрытия с высоким импедансом

Энергетика и испытания аккумуляторов
Благодаря широким функциональным возможностям, таким как линейная развертка вольтамперометрии (LSV), циклическая вольтамперометрия (CV), гальваностатический заряд/разряд (GCD), ЭИС (включая потенциостатическую и гальваностатическую ЭИС) с точной компенсацией IR, потенциостаты серии CS широко применяются в исследованиях суперконденсаторов, литий-ионных и литий-серных аккумуляторов, топливных элементов, солнечных элементов, твердотельных аккумуляторов, проточных аккумуляторов и металло-воздушных батарей.

Кривая ЦВ суперконденсатора на основе полипиррола (PPy) в растворе 0,5 моль/л H₂SO₄

Электрокатализ

На основе методик ЦВ и ЛЦВ потенциостаты серии CS могут выполнять длительные испытания для реакций восстановления кислорода (ORR), выделения кислорода (OER), выделения водорода (HER) и восстановления CO₂, что имеет ключевое значение для оценки стабильности катализаторов.

Потенциостаты CS позволяют измерять полуволновой потенциал (ORR) и перенапряжение (HER, OER) катализаторов, а также рассчитывать удельную мощность и удельную энергоёмкость по пикам окислительно-восстановительных реакций.

Кривая ЛЦВ катализаторов в щелочном растворе

Аналитическая электрохимия

Потенциостаты серии CS включают в себя широкий спектр вольтамперометрических методов, таких как NPV, DPV, DNPV, SWV и ACV, что делает их идеальными для количественного анализа микроэлементов с использованием инверсных вольтамперометрических методов.

Инверсные вольтамперометрические кривые в растворе с различной концентрацией Pb²⁺, Cd²⁺ и Zn²⁺

Технические преимущества

Переключаемый режим «плавающий» и «заземленный»
Все потенциостаты/гальваностаты серии CS могут работать как в плавающем, так и в заземлённом режиме. Такая возможность особенно полезна при изучении электрохимических систем, где рабочие электроды конструктивно заземлены, например в автоклавах, бетонных конструкциях in-situ или при работе с несколькими электродами, требующими изоляции.

Высокочастотная ЭИС
Благодаря встроенному цифровому FRA и генератору произвольных сигналов, а также высокому входному сопротивлению (10¹³ Ω), потенциостаты CS особенно подходят для проведения ЭИС-измерений в системах с высоким импедансом (например, покрытия, мембраны, бетон и др.).
Использование технологии компенсации постоянного смещения (DC bias compensation) позволяет выполнять ЭИС-тесты в процессе заряда/разряда аккумуляторов, что делает приборы пригодными для исследований систем с ультранизким сопротивлением, таких как силовые аккумуляторы, топливные элементы, установки для расщепления воды и т. д.

Конфигурации с несколькими электродами
Потенциостаты CS поддерживают конфигурации с 2, 3 или 4 электродами и могут измерять гальванические токи с помощью встроенных схем нулевого сопротивления (ZRA).

Пользовательские последовательные тесты
Программное обеспечение CS Studio 6.0 для Windows поддерживает пользовательские последовательные тесты («комбинированные тесты»), что позволяет автоматизировать испытания в соответствии с заданными пользователем экспериментальными сценариями.

Последовательный тест: коррозионные испытания

Последовательный тест: испытания псевдоконденсатора

Программный комплект для разработчиков (SDK)

Все потенциостаты CS работают под управлением CS Studio 6.0 для Windows (CSS 6.0). CSS 6.0 поддерживает сторонние языки программирования, такие как LabVIEW, C, C++, C#, VC, Python и другие. Для работы с потенциостатами CS могут предоставляться универсальные интерфейсы API и примеры разработки. С помощью SDK пользователи могут реализовывать собственные методы тестирования.

Хранение данных в реальном времени
CSS 6.0 своевременно сохраняет экспериментальные данные, даже если эксперимент был случайно прерван из-за сбоя питания или выключения компьютера. CSS 6.0 поддерживает несколько форматов данных, совместимых с OriginPro и Microsoft Excel.

Расширенный анализ данных
CSS 6.0 предоставляет широкие возможности, включая различные электрохимические измерения и обработку данных. Реализованы функции аппроксимации по методу Тафеля, вычисление производной CV, интегрирование и анализ высоты пиков, аппроксимация эквивалентных схем ЭИС и многое другое.

– Аппроксимация поляризационной кривой по 3 и 4 параметрам
– Аппроксимация эквивалентной схемы ЭИС
– Анализ спектра электрохимического шума
– Расчёт псевдоёмкости
– Вычисление удельной ёмкости и эффективности по данным GCD
– Анализ по методу Мотта–Шоттки
– Анализ кривых CV
– Анализ кривых активации/ре-пассивирования

Функции программного обеспечения

Циклическая вольтамперометрия (CV):
Программное обеспечение CS Studio предоставляет пользователям универсальный набор инструментов для сглаживания, дифференцирования и интегрирования, который позволяет рассчитывать высоту пика, площадь пика и потенциал пика кривых CV. В методике CV при анализе данных доступна функция выбора конкретного цикла или нескольких циклов для отображения. Пользователь может просматривать один или несколько выбранных циклов, а также экспортировать данные или векторный график выбранного цикла (циклов).

Диаграмма Тафеля и скорость коррозии:
CS Studio также предоставляет мощные возможности нелинейной аппроксимации уравнением Батлера–Фольмера для поляризационных кривых. Программа может рассчитывать наклон Тафеля, плотность тока коррозии, предельный ток, поляризационное сопротивление и скорость коррозии. Дополнительно возможно вычисление спектральной плотности мощности, сопротивления шуму и спектрального сопротивления на основе измерений электрохимического шума.

Испытание и анализ аккумуляторов: эффективность заряда и разряда, ёмкость, удельная ёмкость, энергия заряда и разряда.

Анализ ЭИС: диаграммы Боде, Найквиста, график Мотта–Шоттки.
В процессе анализа данных ЭИС предусмотрена встроенная функция аппроксимации для построения пользовательской эквивалентной схемы.

Технические характеристики CS350Pro

Электрохимическая импедансная спектроскопия (EIS)

Компенсация смещения по постоянному току

Методы – CS350Pro

Стационарная поляризация:
Open Circuit Potential (OCP), Potentiostatic (I-T кривая), Galvanostatic, Potentiodynamic (Tafel plot), Galvanodynamic (DGP)

Переходная поляризация:
Multi Potential Steps, Multi Current Steps, Potential Stair-Step (VSTEP), Galvanic Stair-Step (ISTEP)

Хроно-методы:
Chronopotentiometry (CP), Chronoamperometry (CA), Chronocoulometry (CC)

Вольтамперометрия:
Linear Sweep Voltammetry (LSV), Cyclic Voltammetry (CV), Staircase Voltammetry (SCV), Square Wave Voltammetry (SWV), Differential Pulse Voltammetry (DPV), Normal Pulse Voltammetry (NPV), Differential Normal Pulse Voltammetry (DNPV), AC Voltammetry (ACV), 2-я гармоника AC Voltammetry (SHACV), Fourier Transform AC Voltammetry (FTACV)

Электрохимическая импедансная спектроскопия (EIS):
Potentiostatic EIS (Nyquist, Bode), Galvanostatic EIS, Potentiostatic EIS (опциональная частота), Galvanostatic EIS (опциональная частота), Mott-Schottky, Potentiostatic EIS vs. Time (Single freq.), Galvanostatic EIS vs. Time (Single freq.)

Измерения коррозии:
Cyclic Polarization Curve (CPP), Linear Polarization Curve (LPR), Electrochemical Potentiokinetic Reactivation (EPR), Electrochemical Noise (EN), Zero Resistance Ammeter (ZRA)

Испытания аккумуляторов:
Battery Charge and Discharge, Galvanostatic Charge and Discharge (GCD), Potentiostatic Charging and Discharging (PCD), Potentiostatic Intermittent Titration Technique (PITT), Galvanostatic Intermittent Titration Technique (GITT)

Амперометрия:
Differential Pulse Amperometry (DPA), Double Differential Pulse Amperometry (DDPA), Triple Pulse Amperometry (TPA), Integrated Pulse Amperometric Detection (IPAD)

Инверсная вольтамперометрия (Stripping Voltammetry):
Potentiostatic Stripping, Linear Stripping, Staircase Stripping, Square Wave Stripping, Differential Pulse Voltammetry Stripping, Normal Pulse Voltammetry Stripping, Differential Normal Pulse Voltammetry Stripping

Расширения:
Data Logger, Electrochemical Stripping/Deposition, Bulk Electrolysis with Coulometry (BE), Rs Measurement