
電化學(xué)數(shù)據(jù)分析
項目簡介
電化學(xué)阻抗譜(Electrochemical Impedance Spectroscopy,簡稱EIS)是一種通過測量目標(biāo)系統(tǒng)阻抗隨給定正弦波頻率的變化來分析和研究該系統(tǒng)電極動力學(xué)過程等表面行為的一種電化學(xué)表征手段。
該技術(shù)因其不損傷目標(biāo)系統(tǒng)如待測電極表面而被廣泛應(yīng)用于腐蝕與防護(hù)等研究領(lǐng)域。
如若以一個角頻率為ω的正弦波電信號(電壓或電流)X為擾動信號輸入一個穩(wěn)定的線性系統(tǒng)M,則相應(yīng)地從該系統(tǒng)輸出一個角頻率也是ω的正弦波電信號(電流或電壓)Y,即稱Y為響應(yīng)信號。那么得到一個Y與X之間的關(guān)系如下式所示:
如果輸入的擾動信號X是正弦波電壓信號,而輸出X為正弦波電流信號,則稱G為系統(tǒng)M的阻抗(Impedance),常用Z表示。反之,則稱G為系統(tǒng)M的導(dǎo)納(Admittance),常用Y表示。
由二者的定義可知,對于一個穩(wěn)定的線性系統(tǒng),當(dāng)響應(yīng)與擾動之間存在唯一的因果性時,阻抗Z與導(dǎo)納Y都取決于系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu),都反映該系統(tǒng)的頻響特性,故在Z與Y之間存在唯一的對應(yīng)關(guān)系:
Z =1/Y
此外,G是一個隨頻率變化的矢量,用變量為頻率f或其角頻率ω的復(fù)變函數(shù)表示。故G的一般表示式可以寫為:
其中:;
—阻納的實部;
—阻納的虛部。
若G為阻抗,則有:;
阻抗的Z的膜值 ;
阻抗的相位角為 。
如圖所示:
由上述可知,EIS技術(shù)就是測定不同頻率ω(f)的擾動信號X和響應(yīng)信號Y的比值,得到不同頻率下阻抗的實部Z'、虛部Z''、模值|Z|和相位角θ,然后將這些量繪制成各種形式的曲線,就得到EIS圖譜。