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Elektrochemische Messungen von Trägerkatalysatoren mit einem Potentiostat / Galvanostat

Überblick

Quelle: Labor von Dr. Yuriy Román-Massachusetts Institute of Technology

Ein Potentiostaten/Galvanostat (oft einfach ein Potentiostaten genannt) ist ein Instrument, das misst Strom bei einer angewandten Potenzial (potentiostatischer Betrieb) oder misst einen angelegten Strom (Galvanostatic Betrieb) voll auszuschöpfen (Abbildung 1). Es ist das am häufigsten verwendete Instrument in die elektrochemische Charakterisierung von Anode und Kathode Materialien für Elektrolyseure, Brennstoffzellen, Batterien und Superkondensatoren.

Konventionell werden diese Anode und Kathode Materialien mit einem Potentiostaten über eine drei-Elektroden elektrochemische Zelle angeschlossen. Die Elektrodenkabel aus dem Potentiostaten sind verbunden die Referenzelektrode, die Gegenelektrode (oft die Hilfselektrode genannt) und die Arbeitselektrode (enthält das Testmaterial von Interesse). Die elektrochemische Zelle wird mit einer hohen Ionenstärke-Elektrolyt-Lösung, wie eine Lösung sauer, alkalisch oder Salz gefüllt. Das Medium für diese hohe Ionenstärke-Lösung ist in der Regel wässrigen; Allerdings ist für Anwendungen erfordern höhere operative Zellfenster potential, wie Batterien und Superkondensatoren, nichtwässrigen Medien oft verwendet. Die Zelle-Medien ist mit einem Inertgas (um unerwünschte Nebenreaktionen zu vermeiden) oder mit einem Testgas entgast, (wenn die Testreaktion ein Gas bei einer der Elektroden beinhaltet).

Alternativ eine Salzbrücke oder Membran wird eingesetzt, um ionische Kontakt zu halten, wenn die beiden halben Zellen sind in verschiedene Elektrolyte gemessen werden. In heterogenen Electrocatalysis ist diese Art von "zwei Fach" Zelle oft verwendet, wenn das Test-Molekül an der Arbeitselektrode auch reaktiv bei der Counterelectrode ist. Dies geschieht häufig, wie die Counterelectrode, die i. d. r. Platin, die hochaktive Katalysator für viele Reaktionen ist. Hier werden Einzelkammer Zellen verwendet werden, wo alle drei Elektroden sind in den gleichen Medien.

Dieses Video wird das Polieren eine Arbeitselektrode, Vorbereitung einer Katalysator-Tinte, Montage der Katalysator-Tinte auf die Arbeitselektrode, Vorbereitung der elektrochemische Zelle und dann ausführen elektrochemische Messungen erklärt. Enthalten die Messungen, die ausgeführt werden: zyklischer Voltammetrie (CV), linear Sweep Voltammetrie (LSV), Chronopotentiometry (CP) und Chronoamperometry (CA).

Figure 1
Abbildung 1: Ein Beispiel für eine elektrochemische Zelle Einzelkammer. (a.) Teflon Cap, b.) Glas Zelle, C.) PT Draht Gegenelektrode, d.) Arbeitselektrode, e.) Ag/AgCl Bezugselektrode, f.) 0,5 M wässrige Schwefelsäure-Elektrolyt-Lösung.

Verfahren

(1) Katalysator Tinte und Elektrode Vorbereitung arbeiten

Sicherheitshinweise: Metalle auf Ruß unterstützt müssen in einem Dunst Haube oder Balance Gehäuse behandelt werden, bis es in Aussetzung Form ist, wie diese Pulver Einatmen Gefahren sind.

  1. Mit einer geschlossenen Balance, wiegen Sie 5 – 10 mg Metall/Carbon schwarz Katalysator und fügen Sie zu einem Glasfläschchen mit einer Kappe.
  2. Mit einer Mikropipette, verdünnen des Katalysators mit Wasser, so dass

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Ergebnisse

Dieses Verfahren führt zu zahlen, die Grundstücke der gemessene Strom vs. Potenzial für jede der vier Techniken enthalten. Konvention zum CV und LSV, die Grundstücke werden auch werden ausgegeben als gemessene Strom vs. Potenzial trotz der Realität, dass diese vorübergehende Techniken sind, die aktuellen Messen vs. die zeitliche Ableitung des Potentials.

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Anwendung und Zusammenfassung

CV, LSV, CP und CA sind unverzichtbare Techniken zur Bestimmung der Wirksamkeit von neue Elektrodenmaterialien für Elektrolyseure, Brennstoffzellen, Batterien und Superkondensatoren sowie für die Entwicklung von Gebieten wie der selektive partielle Oxidation oder Reduktion von Grundchemikalien. Diese Methoden können zur Bestimmung der Overpotentials von Reaktionen auf verschiedene Elektrodenmaterialien im Vergleich zu ihrer thermodynamischen Gleichgewicht Potenziale. Diese Methoden ermöglichen auch die volumetrische ...

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Tags
Electrochemical MeasurementsSupported CatalystsPotentiostatGalvanostatElectrochemical CharacterizationElectrical ChangesRedox ReactionsOxidation reductionElectrode SurfaceTransfer Of ElectronsApplied PotentialThree electrode CellWorking ElectrodeCounter ElectrodeReference Electrode

pringen zu...

0:00

Overview

1:09

Principles of Voltammetry

4:36

Working Electrode Preparation

5:51

Electrochemical Cell Preparation

6:53

Electrochemical Analysis

8:38

Applications

10:17

Summary

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