PDF《电化学工作站》

电电化化学学工工作作站站多通道 电化学工作站 内置FRA/ZRA 10Volts/2Amps 应用于: 腐蚀、 材料测试、 传感器/生物电化学、 电池/燃料电池、 超级电容器/太阳能电池 系统特点 硬件特色 ? 紧凑型设计 ? 宽电流量程适合各种应用(2A至20pA,其中200p A和20pA量程带增益) ? 每通道带DSP的FPGA独立操作 ? 每通道内置FRA用于阻抗测试(软件选配) ? 3个辅助电压同步测量三电极体系(工作电极、参 比电极、对电极)中任意2个电极之间的电压.

? 双极性脉冲功能 ? 最大采样速率:50μs/采样点(突发模式) ? 标准配置温度测量模块 ? 1个辅助模拟输出 ? 3个数字输出和2个数字输入 ? 通过USB集线器可以将8通道系统扩展至最多32通道?免费软件升级 ? 外部功率放大器(ZB系列)界面 ? 提供4通道、6通道系统 内置FRA FPGA/DSP控制 即插即用 温度测量(K型) 热电偶(选配) 多种端口包括: I2C com端口用于外部设备 控制 FRA端口 1个信号发生器输出 1个电压输入 1个电流输入 辅助端口包括: 3个模拟输入(用于辅助电压测 量) 1个模拟输出 2个数字输入 3个数字输出 电解池端口: 工作电极、参比电极、 对电极、感应电极、 ? 多功能高品质多通道恒电位仪/恒电流仪/阻抗分析仪 ? 体积小巧功能齐全 ? 8个完全独立的通道,12种电化学阻抗谱EIS技术,包括多正弦波EIS功能,经济实用 ? 适合多种应用领域:腐蚀、传感器、太阳能电池、电池、燃料电池、超级电容器、普通电化学等 ? 高速数据采集:突发模式(50μs/采样点)和常规模式(1ms/采样点)每通道 ? 可选配腐蚀测试软件包、电化学阻抗谱EIS软件包、电化学分析软件包、电池测试软件包和频率响应分析FRA软件包 ? 电池测试软件包和脉冲电镀提供电压脉冲或电流脉冲充电/放电测试(GSM,CDMA等)以及用于小波模拟的正弦波功能 ? 本系统具有3档测量电压量程和12档测量/控制电流量程(最低的两档量程带增益),实现精确控制和测量 ? 可选配多通道频率响应分析仪FRA功能用于控制外部电子负载或恒电位仪/恒电流仪 ? 即便PC计算机崩溃,系统内部也有350k组数据点的存储并继续运行实验 系统 ZIVE MP2A多通道电化学工作站是一款性能卓越的多通道恒 电位仪/恒电流仪/阻抗分析仪,是对腐蚀、涂层、传感器和其 它基础电化学分析进行完全直流和阻抗测试表征的最佳选择. 同时,其多功能特性使其完全胜任其它应用领域,包括各种能 源和存储设备,例如燃料电池、电池、太阳能光电池、以及超 级电容器. 在FPGA(现场可编程门阵列)和DSP(数字信号处理)控制 下设计的每个通道都不仅具有高速性能,而且具有 ? DAC控制:2套高速16位DAC(50MHz)用于偏置和扫 描,1套16位DAC(1MHz)用于辅助模拟输出控制;

? ADC读数:2套16位(500kHz)ADC用于读取电压/电流 数值,4通道16位(250kHz)ADC用于辅助数据输入(例 如温度、辅助电压等).可以提供高频率电化学阻抗谱 (EIS)、快脉冲技术选项和高速采样时间. ZIVE MP2A多通道电化学工作站的每个通道均标准配置一个 能阻抗测量.独立的ZRA(零电阻电流计)电路可以在电偶腐 蚀技术中测量最大2A电流. ZIVE MP2A多通道电化学工作 站通过增加可选的应用软件包即可轻松升级,无需将系统返 回工厂升级. 多功能 ZIVE MP2A多通道电化学工作站的系统配备有额外的3个模 拟输入(辅助电压输入)和1个模拟输出端口,3个数字输出 和2个数字输入端口,以及一个K型热电偶温度输入端口.这 种配置将帮助用户扩展仪器的应用范围. 例如: 1. 采用2个额外的模拟输入(辅助电压输入)端口,可以测量 三电极体系(工作电极、参比电极、对电极)中任意2个电极 之间的电压. 2. 采用模拟输出端口,在± 10V满量程内,系统可以控制搅拌 器、旋转圆盘电极的转速、流量计的流速等. 3. 用户可以通过数字输出端口控制最多3台外部设备的开/关等. 安全性 1. 当PC计算机与ZIVE系列多通道电化学工作站之间发生通信 故障时,运行中的通道将会继续实验,并将数据存储到每个通 道的内存中,最多可以存储350k个数据点集.当通信恢复 时,ZIVE系列多通道电化学工作站会自动把这些存储的数据 转移到计算机.用户可以在任意时间将数据点集从ZIVE系列 多通道电化学工作站转移到计算机.此功能对长程实验尤其 有效,可以保护实验免受意外计算机故障造成的损失. 2. 用户可以自定义安全条件设置,只需输入自定义的电压、 电流、温度等安全限制值.一旦测量值超过用户设置的安全限 制值,系统即会自动停止运行以保护系统硬件和被测样品. 3. 如果电压或电流的控制值与测量到的值不同,实验即会自 动停止以保护被测样品. 4. 提供自动校准功能使用户方便校准. ZIVE系列多通道电化学工作站系统是由一台PC计算机通过US B端口或以太网连接控制. 采用USB集线器可以将8通道系统扩展到16通道、24通道等. 维护 1. ZIVE系列多通道电化学工作站系统有其自身的硬件参数 和校准数据. 2. 通道是即插即用型的,容易安装和卸载,只需插入或拔出 即可. 应用领域 ZIVE MP2A多通道电化学工作站理想应用于电化学基础研 究、新传感器的开发和质量保证、腐蚀/涂层、电极材料、膜 材料、导电聚合物、评价电力电子器件研究(例如电池材料、 燃料电池、超级电容器和太阳能光电池)等. - 传感器 ZIVE MP2A多通道电化学工作站可用于研 究采用DNA芯片或丝网印刷电极的传感器. 系统的最小电流量程为20pA,循环伏安、 计时安培和电化学阻抗谱EIS测量技术可以 应用在传感器的研究中. - 腐蚀 ZIVE MP2A多通道电化学工作站适合测量 低腐蚀速率(需选配腐蚀测试软件包),并 提供电化学阻抗谱EIS测量(需选配EIS软件 包)来评价腐蚀.提供零电阻电流计ZRA用 于电偶腐蚀测量. 频率响应分析仪(FRA),提供10μHz~1MHz频率范围的高性 - 普通电化学 ZIVE MP2A多通道电化学工作站也适用于 生物研究开发、电子转移动力学研究,或低 痕量级化合物的电化学分析.多通道直流和 阻抗分析有利于提供高通量检测. - 电池 系统很好地适应电池循环行为的研究.提供 电池循环的各种控制模式,支持电化学电压 谱(EVS)测试.电池测试软件包中包括快 脉冲功能用于GSM、CDMA测试.可使用脉 冲量变曲线测量功能来检查脉冲形状.对小 波模拟测试,提供正弦波充电/放电功能. - 燃料电池 ZIVE MP2A多通道电化学工作站理想应用 于表征研发级别燃料电池和阳极/阴极过程 的机理.本系统可直接用于PEMFC、DMF C、DEFC等类型燃料电池.选配FRA软件包 可控制外部电子负载用于燃料电池的阻抗测 量.提供自动电流量程的恒电位/恒电流IV曲线测量. - 超级电容器 ZIVE MP2A多通道电化学工作站的快速恒 电位仪电路具有高速数据采集能力(50μs 突发模式),很适合超级电容器的测试. 充电/放电功能可以用于超级电容器测试. - 太阳能电池 太阳能电池的开发和生产要求广泛的材料 和设备测试,以提高效率和匹配面板式结 构的每块电池.ZIVE MP2A多通道电化 学工作站提供光伏电池表征的最佳解决方 案.利用系统的模拟输入/输出、数字输 入/输出端口,ZIVE MP2A多通道电化学工作站不仅能够监测 其它设备的信号,还可以控制这些设备. 主要软件 Smart Manager (SM)软件用于控制ZIVE系列电化学工作 站.软件采用序列文件、测试技术菜单和批处理文件提供用 户自定义的测试顺序.批处理文件是由序列文件和/或测试技 术文件组成的实验系列. 本软件功能丰富但易于使用,支持各种电化学实验,包括系统 控制、调度文件编辑、实时绘图、图谱分析、用户校准、数据 文件处理等. 测试技术清单 Smart Manager软件的标配功能包括: ? 标配基本测试技术 1. 恒电位法 2. 恒电流法 3. 开路电压 4. 电压扫描 5. 电流扫描 6. 循环伏安法 通过步骤控制功能,上述测试技术可以顺序执行. ? 序列编辑器 用户可以使用任务序列常规编辑器来设计自己的实验过 程. 序列编辑器 ? 控制任务参数: - 恒定电位、电流、充电率、功率、负载、开路电位 - 扫描电位、电流 - 阶跃电位、电流 - 电化学阻抗谱EIS控制 - 频率响应分析仪FRA控制 - ZRA控制 - 脉冲控制 - 待测(仅电压监测) - 循环(周期)控制 - 外部设备控制 ? 截止(拐点)条件: - 时间(阶跃、测试、循环、周期) - 电流、电流密度 - 电压 - 电容 -.. -dV - |dV/dt| - |dI/dt| - |dT/dt| - 温度 - 辅助1,2,3 - 开路电压Eoc 等?采样条件: 时间、|dI/dt|、|dV/dt|、|dT/dt|、|dA1/dt|、突发时间 ? 实验序列流程图 ? 批处理功能: 用户可以设计包含多个测试技术文件和/或序列文件的批处 理文件.使用这种批处理文件,用户可以用多个测试技术/ 测试序列自动按顺序执行的方式做实验. 在标配软件的基础上还可以选择增加其它的应用软件包. Smart Manager可供选择的软件包 提供选择具体的实验技术软件包,以适应广泛的应用. 1. 电化学阻抗谱EIS软件包(EIS) 1) 恒电位EIS 2) 恒电流EIS 3) 开路电位(*1) EIS 4) 伪恒电流EIS 5) 动态电位PEIS 6) 动态电流GEIS 7) 动态电位HFR Rs, Cp &

Idc vs Vdc图8) 动态电流HFR 9) 恒电流HFR监测 10) 恒电位HFR监测 11) 多正弦波恒电位EIS 12) 多正弦波恒电流EIS *1. 在每次频率变化前系统都会测量开路电位,然后施加交流正弦 波到该开路电位上. 2. 电化学分析软件包(EAS) - 阶跃技术 ? CA(计时安培法) ? CC(计时库伦法) ? CP(计时电位法) 50μs采样 - 脉冲技术 ? NPV(常规脉冲伏安法) ? DPV(差分脉冲伏安法) ? DPA(差分脉冲安培法) ? RNPV(反转常规脉冲伏安法) NPV &

RNPV重叠 ? DNPV(差分常规脉冲伏安法) ? SWV(方波伏安法) - 扫描技术 ? LSV(线性扫描伏安法) ? SDV(取样直流伏安法) 电池SDV图3. 腐蚀测试软件包(COR) ? Tafel(塔菲尔实验) ? Rp(极化电阻) ? PDYN(动电位) ? GDYN(动电流) ? CYPOL(循环极化电阻) ? 腐蚀电压vs.时间 ? 电偶腐蚀 ? RpEc趋势 ? 再活化电位 ? 恒电位电化学噪声 ? 恒电流电化学噪声 ? ZRA模式电化学噪声 4. 电池测试软件包(BAT) 4-1) 电池测试技术 ① CC/CV测试用于锂电池充电/放电循环寿命测试 ② CC/CC测试用于NiCd或NiMH等电池充电/放电循 环寿命测试 ③ 放电测试 ④ 电化学电压谱(EVS) ⑤ 多种扫描速率CV ⑥ 恒电位IV曲线 ⑦ 恒电流IV曲线 ? 提供脉冲模式用于GSM和CDMA量变曲线 脉冲形状量变曲线可以根据用户需要测量. 脉冲形状量变曲线监测(微秒级别) 电流正弦波(充电小波模拟) 4-2) 控制模式 1) 充电:CC、CC-CV、脉冲、正弦波 2) 放电:CC、CP、CR、脉冲、正弦波 4-3) 截止条件 时间、电压、电流、功率、温度、辅助电压等 各种电池充电/放电测试,包括脉冲放电应用于GSM、CDM A. 免费提供每种软件包的升级. 软件包名称 标配 EIS FRA COR EAS BAT 恒定 恒电流 Yes Yes Yes Yes Yes Yes 充电率 No No No No No Yes 恒电位 Yes Yes Yes Yes Yes Yes 功率 No No No No No Yes 负载 No No No No No Yes 开路电 No No No Yes No No 阶跃 恒电流 No No No Yes Yes Yes 恒电位 No No No Yes Yes Yes 扫描 恒电流 Yes Yes Yes Yes Yes Yes 恒电位 Yes Yes Yes Yes Yes Yes EIS 恒电流 No Yes No No No No 恒电位 No Yes No No No No 开路电位 No Yes No No No No 伪技术 No Yes No No No No HFR电流 No Yes No No No No HFR电位 No Yes No No No No 多正弦波电流 No Yes No No No No 多正弦波电位 No Yes No No No No FRA 恒电流 No No Yes No No No 恒电位 No No Yes No No No HFR电流 No No Yes No No No HFR电位 No No Yes No No No 待测 Yes Yes Yes Yes Yes Yes ZRA No No No Yes No No 脉冲 脉冲电压 No No No No Yes Yes 脉冲电流 No No No No Yes Yes 正弦波电流 No No No No Yes Yes 正弦波电位 No No No No Yes Yes 控制和实时绘图 Smart Manager提供2种控制和数据采集实时绘图. 多通道控制面板 多通道数据监测(EIS/直流数据可选) 多通道实时绘图 用户可以详细控制和监测指定通道,并在同一个窗口监测兴趣 数据和通道状态.实时图形 的XY轴格式自动随测试技术 的改变而变化.也可以根据 用户需要随测试技术改变而 自定义.对于使用序列文件 或批处理文件的实验,用户 可以选择3种实时图形的XY轴 的参数.也可以在这个窗口中更改用户控制的通道编号.即便 用户以这种模式控制通道,还可以同时在控制面板中监测和控 制相同的通道. 实时绘图和兴趣数据自动随直流测试或 阻抗测试而变化.虚拟控制面板总是显 示最新的测试结果图.在阻抗测试中, 实时图形上会显示波形监视器,以检查 波形质量.波形监视器可以切换到李沙 育(I vs. E)图形. 长图 实时绘图功能中单独提供长图记录仪功 能.可以实时监测2个Y轴数据,例如电 压、电流、辅助电压1,2,

3、温度、功率、电容等,并选择想要监测的通道. 可以设置显示长图长度的最大数据点. 简易监视器 简易监视器显示窗 口用于监测多通道 操作的主要数据值 和通道状态. 绘图 Smart Manager的绘图功能用以简化操作.每个实验有3种图 形.用户可以随意改变X、Y

1、Y

2、Y

3、Y4轴的参数.每种图 形提供快捷按钮,点击这些按钮,图形格式随之变化. ? 直流绘图 显示普通数据. 4个快捷按钮:I vs.V图、E vs. LogI图、V,I vs.时间图、V vs. Q图 图形参数:时间、Eref、I、Eoc、Id、Aux

1、Aux

2、Aux

3、温度、LogI、负载、ChQ、DchQ、ChQs、DchQs、Ch P、Dch P、 Ch-Wh、Dch-Wh、Sum Wh、Sum Q、Sum |Q|、|Q|、Rp、Ch Q/Q

0、dQ/dV、Q-Q0等?电化学交流阻抗谱EIS绘图 显示EIS数据 3个快捷按钮:Nyquist图、Bode图、Cs vs. 频率图. 图形参数:频率、Zre、-Zim、Zmag、Zph、Y'

、Yimg、Y、|Y|、 Yph、LogZ、LogY、Rs(R-C)、Cs(R-C)、Rp(R|C)、Cp(R|C)、Rs (R-L)、 Ls(R-L)、Q(R-L)、时间、Vdc、Idc、温度、辅助(1,2, 3)等?电池测试绘图 显示电池循环数据 3种快捷按钮:循环容量图、循环平均图、Log(循环数) vs. 放电 深度图 图形参数:循环数目、Ch Q、Dch Q、Sum Q、库伦效率、Ch- Wh、Dch-Wh、Sum Wh、能源效率、MinV、MaxV、ChQs、Dch Q、 ChVavg、DchVavg、Vavg等 数据分析软件 利用外部软件可以分析ZIVE数据文件,以下软件均无需授权即可使用: 1. IVMANTM 软件,分析直流测试数据, 2. IVMAN DATM 软件,分析电池测试数据, 3. ZMANTM 软件,分析电化学阻抗谱EIS数据. ZMANTM EIS数据分析软件 ? 模型仿真与拟合 ? 2维和3维Bode与Nyquist图?自动等效电路模型搜索功能 ? 以项目概念处理多个EIS数据分析 ? 以拟合的元件值参数绘图 ? 兼容Zahner、Gamry、Ametek等仪器的数据格式(需要授........