交流阻抗拟合方法简介.p%20pt.ppt

为什么用EIS?,不能单独使用数据解释有时比较困难,限制,性能涂料，腐蚀，电池，燃料电池，半导体界面研究腐蚀，钝化，电扩散，电沉积,应用,原位非破坏性,电化学阻抗:对于特殊材料涂层涂料-混凝土中的铁-不锈钢-特殊合金-恒电流沉积-金属精饰控制-表面处理控制-绝缘控制-陶瓷，玻璃沉积,理论欧姆定律给出直流电位和直流电流的简单关系:E=iR(1),当有交流参与时，关系式为:Eac=iacZ(2),其中Z为阻抗,对于实际的电解池，实际会有多个接触的界面。,+-+-+-+-+-,WE,CE,RE,POTENTIOSTATGALVANOSTAT,Diff.ampl.,s,D,E,F,G,A,B,C,H,I,实际只讨论这部分,+-+-+-+-+-,SolutionResistance,Capacitordoublelayer,D,E,+-+-+-+-+-,PolarizationResistance,INSIDEANDOUTSIDECIRCUIT,高频可认为是交流信号,低频可认为是直流信号,AveraginginFRA,HighFrequency,LowFrequency,MidFrequency,Rsol,Rct,Cdl,D,E,F,高频时，电容可导通,低频时，电阻可导通,形成Nyquist图的投影,形成Bode图,Bode图:lg(Z)lg(f)和lg(f),Nyquist图:Z-Z”,C,dl,Rp,(RC),并联元件,RC,串联元件,常用元件:电阻R,电位与电流同相，相位角:00,常用元件:电容C,电位与电流异相，相位角:900,CPE常相元素CONSTANTPHASEELEMENT,可认为是表面粗糙度不佳的一种特殊的电容,n=1可认为是理想电容n=0可认为是纯电阻,CIRCUITELEMENT,Z=1/(Q)n,Q=,非常光洁的表面=C,粗糙的表面=Q,n=1Q=C,n1n=0.8QC,RSElectrolyteresistanceCPPaintcapacitance,measureofthewateruptakebypaintRPPaintresistance,measureofpaintporosityCDLDoublelayercapacity,measureofthedelaminationofpaintRCTChargetransferresistance,corrosionrateofthesubstrateZWARWarburgimpedance,measureofthediffusionresistance,AnalitycalCorrosionsemiconductor,BatteriesFuelcells,单纯电阻:R,不管高、低频，均呈现出相位角为零的状态,单纯电容:C,不管高、低频，均呈现出90度相位角。,Q,JUSTAMEMBRANE,电阻与电容串联,RC,高频时，电阻不能导通，故只呈现出低相位角,R,R,C,频率稍低时，可以理解为电阻稍稍导通，部分到达电容处，故呈现出相位角稍高。,低频时，电阻完全导通，全部到达电容处，故呈现极高的相位角,电阻与电容并联,(RC),高频时，全部由电容处通过,低频时，全部由电阻处通过,中段频率时，可认为部分由电容处通过，部分由电阻处通过,R(RC),低频,高频,C1,R2,C1,R1,R2,R1,R1,R1+R2,R(RQ)(RQ),所有复杂的曲线，均可由以上的基础图形分段得到。,复合体系,注意：这三种等效电路的曲线都一样!必须结合实际体系来选择合适用的电路。,METALCOATING,STEEL,实例:平板电解池,注意：在实际的曲线当中，Bode图与Nyquist图形不能分开，有时，Bode图可以给出很准确的模型，有时Nyquist则能给出更佳的模型。,R(RQ)(RQ),R(RQ)(RQ),R(RQ)(RQ),WES,CERE,膜内部的扩散,FARADAYCAGE,常用元件:扩散阻抗W/T/O/G,BATTERIES,R1(CR2W),扩散元件:W,通常扩散都发生在低频的时候,故一般与电阻串联!,R1(CR2W),CorCPE,与电阻串联!,特例：LIQUIDLIQUIDINTERFACE液-液界面的扩散,WATER,SOLVENT,W,RW,没有界面双电层！,T,R(RQ)(RQ)T,另一种扩散:T,R(QRO),另一种扩散:O,还有一种扩散:G,WT=混合型扩散:gas(air)diffusion,常用元件:感抗L,(1)非屏蔽线引起的感抗；,(2)因不可逆过程引起的感抗；,相位角：-900,通常出现在最高频位置。,在Nyquist图中出现绕圈的形状。,通常出现在中、低频区。,L=,LR(RC)R(Q(R(RL)(RQ)R(Q(RRL),Z=jL,感抗,LRQ,(1)出现在最高频区的L非屏蔽线引起的感抗,R(Q(R(RL)(RQ),出现在中段的感抗，通常来自于:表面物质发生反应表面发生化学修饰,METHANOLFUELCELLPTELECTRODE,R(Q(RRL),末端感抗通常来自于：表面反应物的吸附,末端的感抗,综述：常用的电路元件,DescriptionCodeParametersImpedanceAdmittance阻抗元件RRZ=RY=1/R容抗元件CCZ=-i/(wC)Y=iwC感抗元件LLZ=iwLY=-i/(wL)常相元件QY0andnZ=1/(Y0iw)nY=(Y0iw)nWarburg阻抗元件WY0Z=1/Y0(iw)1/2Y=Y0(iw)1/2双曲正切阻抗元件TY0andBY=Y0(iw)1/2TanhB(iw)1/2双曲余切阻抗元件OY0andBY=Y0(iw)1/2CothB(iw)1/2Gerischer阻抗元件GY0andKaY=Y0(K