等效电路

电化学阻抗光谱(EIS)非常复杂,分析数据是一项艰巨的任务。使用等效电路和拟合算法是使分析更简单、更易懂、更直观的常用方法。

等效电路是与电化学电池中的系统等效的电路。总阻抗中的每种效应或贡献都由一个电子元件替代。例如,一个金属电极与含有氧化还原活性物质的电解质接触时,会产生 4 种效应,从而产生阻抗。

图 1 包括沃伯格元件的兰德斯电路的 EIS
示意图中的沃伯格元件 Bode 和 Nyquist 图

电流必须通过工作电极和对电极之间的溶液,这就像一个欧姆电阻,即溶液电阻。

电流可以通过两种方式流经电极。一种是电化学反应,即把电极从磺液转移到电极上,或者反过来。另一种方式是电化学双电层充电,其作用类似于电容器。

最后一个因素是扩散限制,或者说是电极前活性物质的耗竭。传统的电子元件无法模拟耗竭的后果。一种新的虚构元素--沃伯格阻抗应运而生。

由此产生的电路被称为兰德斯电路。

其他系统的等效电路通常更为复杂,特别是在腐蚀研究过程中。不过,通过将等效电路的理论值与实际测量数据进行拟合,可以计算出不同元件对整个电池的贡献。

图 2 | 膜下有明显电阻的脱粘涂层的等效电路

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