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La forma en que los dispositivos de baja impedancia, como pilas de combustible y baterías, se conectan a una carga influye en su rendimiento. En este documento, se muestra una comparación de los resultados de la espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) en una batería comercial de iones de litio. Se han realizado diferentes medidas con EIS, cambiando la forma de conectar la batería al potenciostato.

La espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS, por sus siglas en inglés) es una potente técnica utilizada para caracterizar sistemas electroquímicos. En los últimos años, la EIS ha tenido aplicaciones muy diversas en el campo de la caracterización de materiales. Se utiliza de forma rutinaria en la caracterización de recubrimientos, baterías, células de combustible y fenómenos de corrosión. En esta Nota de Aplicación se exponen los principios de una medida EIS.

En esta Application Note, la espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) se utiliza para probar una batería comercial conectada de dos maneras diferentes. En la primera medida de EIS, la batería se conecta en una configuración de detección de dos terminales. En la segunda medida de EIS, la batería se conecta en una configuración de detección de cuatro terminales (detección Kelvin). La diferencia en la forma en que se conectan los cables da como resultado diferentes valores de impedancia medidos para la batería.

Las técnicas de CC no proporcionan ninguna información sobre la dinámica interna de una instalación fotovoltaica. Por este motivo, se puede obtener información adicional de medidas basadas en el tiempo y la frecuencia. La espectroscopia de impedancia electroquímica ofrece la posibilidad especial de analizar el comportamiento de un componente o de una instalación en la gama de frecuencias bajo condiciones de funcionamiento a diversas intensidades lumínicas.

En esta Application Note se describe la ventaja de registrar los datos primarios del dominio del tiempo para cada frecuencia individual durante una medida de impedancia electroquímica.

En la Application Note AN-EIS-004 sobre modelos de circuitos equivalentes, se ofrece una visión general de los diferentes elementos de circuito que se utilizan para construir un modelo de circuito equivalente. Después de identificar un modelo adecuado para el sistema investigado, el siguiente paso en el análisis de datos es la estimación de los parámetros del modelo. Esto se hace mediante la regresión no lineal del modelo a los datos. La mayor parte de los sistemas de impedancia se suministran con un programa de ajuste de datos. En esta Application Note se muestra cómo se utiliza NOVA para ajustar los datos.

Las medidas de impedancia en celdas de combustible sometidas a carga permiten analizar la influencia de los distintos elementos de la celda de combustible en relación con el procedimiento y (si se puede establecer) el envejecimiento de la celda de combustible. Para realizar medidas de altas densidades de corriente, se pueden conector los sistemas Autolab a la carga electrónica de un sistema externo. Así, se amplía la gama medible del aparato en varias potencias decimales de corriente.

En esta Application Note, se utiliza una combinación de PGSTAT y carga electrónica para realizar espectroscopía de impedancia electroquímica en una celda de combustible que funciona a intensidades elevadas.

En esta nota de aplicación se explica la configuración para realizar una EIS, como los diferentes tipos de conexiones en la célula electroquímica y los ajustes del aparato.

Aquí se presentan los elementos de circuito más comunes para EIS que pueden ensamblarse en diferentes configuraciones para obtener circuitos equivalentes utilizados para el análisis de datos.

Explore cómo construir modelos de circuitos equivalentes simples y complejos para ajustar datos EIS en esta nota de aplicación. Se muestran gráficos de Nyquist para cada ejemplo.

Las celdas TSC SW Closed y TSC Battery son sistemas compactos diseñados para las medidas de materiales sensibles al aire o a la humedad, como los materiales utilizados en las baterías recargables. En este documento se explican dos procedimientos de prueba. El primer procedimiento es la voltamperometría cíclica (CV) potenciostática, mientras que el segundo es la espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS).

En esta Application Note, se aplica la técnica EIS sobre tres muestras recubiertas de aluminio, antes y después de la medición por disolución gradual (SDM, por sus siglas en inglés). Esta técnica ha sido revisada en la Application Note AN-COR-08.

La conservación de los alimentos y bebidas depende, entre otras cosas, del material del envase. Los metales son ideales para el envasado, ya que se pueden cubrir de diversas capas de pasivación y compatibles con los alimentos. Las medidas electroquímicas, como la espectroscopia de impedancia electroquímica (Electrochemical Impedance Spectroscopy, EIS) permiten analizar la integridad de los revestimientos.

Se presenta el DuoCoin Cell Holder. Se realizan medidas EIS en una pila de botón comercial. Se destacan las diferencias de impedancia entre la configuración de cuatro terminales y la configuración de dos terminales, lo que pone en evidencia la importancia de tener una configuración directa de cuatro terminales cuando se investigan dispositivos bajo prueba de baja impedancia.

La norma internacional ISO 17463 describe la determinación de las propiedades anticorrosivas de los revestimientos protectores orgánicos de alta impedancia sobre metales. Esta técnica utiliza ciclos compuestos de medidas de espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS), polarizaciones catódicas y relajación de potencial. Esta Application Note muestra la conformidad del Metrohm Autolab PGSTAT M204 y de la célula plana con la norma ISO 17463.

Esta nota de aplicación presenta la medición de Mott-Schottky, una extensión de la espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS), en un material semiconductor popular.

Para mejorar el rendimiento de los sistemas de almacenamiento de energía electroquímica, como las baterías y los supercondensadores, cabe centrarse en mejorar la conductividad iónica (ƠDC) del electrolito. Es un método común para obtener valores de ƠDC de diferentes sistemas de electrolitos, para llevar a cabo experimentos de espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS), a diferentes temperaturas, en una configuración de dos electrodos.

La espectroscopia de impedancia electroquímica, abreviada como EIS por sus siglas en inglés, ha demostrado ser muy eficaz en la medida de resistencias de polarización contra sistemas de corrosión y la determinación de mecanismos de corrosión.

En esta nota de aplicación se demostrará el uso de la espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) para la caracterización del combustible PEM. Se demostrará que EIS es una poderosa herramienta de diagnóstico para la determinación de los siguientes factores que pueden influir en el rendimiento de una celda de combustible PEM.

En esta Application Note, demostramos cómo determinar la tortuosidad a través del plano τ de un material de cátodo de batería de iones de litio comercial con porosidad y grosor de revestimiento conocidos, basado en el método de la espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS).

En esta Application Note, demostramos cómo determinar el número de transferencia de iones de litio de un electrolito líquido comercial de batería binaria de iones de litio, basado en el método de la espectroscopía de impedancia electroquímica de muy baja frecuencia (VLF-EIS).

La conductividad protónica de las membranas hechas de un material conductor de protones es una magnitud cuya determinación resulta fundamental. En esta Application Note, presentamos los resultados de un estudio de σDC(T) a modo de ejemplo, determinado por espectroscopía de impedancia para un nuevo conductor de protones sólido en estado seco.

La espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) es una técnica potente que proporciona información sobre los procesos que ocurren en la interfaz electrodo-electrolito. Los datos recogidos con EIS se modelan con un circuito eléctrico equivalente adecuado. El procedimiento de ajuste cambiará los valores de los parámetros hasta que la función matemática coincida con los datos experimentales dentro de un cierto margen de error. En esta Application Note se dan algunas sugerencias para obtener parámetros iniciales aceptables y realizar un ajuste preciso.

This Application Note explains manual and automated iR drop correction with electrochemical impedance spectroscopy and cautions against using less accurate methods.

Los componentes principales de una batería son los electrodos positivos y negativos, junto con el electrolito, que solo proporciona la conductividad iónica. Los electrolitos más comunes se encuentran en estado líquido. Por lo tanto, se necesita un separador para proporcionar una separación física entre los electrodos. El separador se empapa con electrolito. El índice de MacMullin es un parámetro que se utiliza para determinar la calidad de un separador, en términos de conductividad iónica, cuando se empapa con un electrolito. El índice de MacMullin puede calcularse utilizando los resultados del ajuste de datos de dos experimentos EIS y los factores geométricos de las células de medida. En esta Application Note se emplea un electrolito comercial, junto con un filtro poroso, utilizado como separador.

En la vida real es frecuente que la corrosión sea el resultado de varias reacciones, y no es posible determinar a priori el mecanismo de reacción. En tales casos, es posible utilizar la resistencia a la polarización para determinar la resistencia contra la corrosión del metal bajo investigación.

En la investigación de baterías, la espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) es una herramienta necesaria para investigar los procesos que ocurren en los electrodos. Con una batería común de tres electrodos, la EIS se puede realizar secuencialmente primero en un electrodo y luego en el otro electrodo.

En esta Application Note se describe cómo las medidas SDM (Stepwise Dissolution Measurement o medida de disolución gradual) muestran la disolución gradual de muestras revestidas de aluminio. El objetivo es entender mejor los procesos de corrosión. Junto con el software NOVA y la célula de corrosión 1 L, el Autolab PGSTAT204 es una opción excelente para realizar medidas rápidas y precisas de la corrosión y de SDM.

La permitividad relativa εr, también conocida como constante dieléctrica, es de gran importancia en la caracterización de materiales. Puede definirse como la relación entre la cantidad de energía eléctrica almacenada en un material y la cantidad de energía eléctrica almacenada en el vacío. Una de las maneras más fáciles de obtener la permitividad relativa es calcularla a partir de los valores de la capacidad eléctrica. En esta Application Note, se han comparado cinco técnicas para obtener valores de capacidad eléctrica.

Cuando la corriente fluye a través de una célula electroquímica, se produce una caída de potencial entre el electrodo de referencia y el electrodo de trabajo. Esta caída de potencial está influenciada por la conductividad del electrolito, la distancia entre los electrodos de referencia y de trabajo y la magnitud de la corriente. Esta Application Note proporciona una explicación básica de la caída óhmica, sus causas y el impacto en las medidas.

Esta Application Note describe tres métodos de medida de la caída óhmica y de la resistencia óhmica presentada. La interrupción de la corriente y la retroalimentación positiva son métodos rápidos, pero es necesario tener cuidado al usarlos para evitar que los datos se malinterpreten o se dañe la configuración. El EIS, por otro lado, es un método más fiable para determinar la resistencia óhmica. La caída óhmica puede ser compensada por el potenciostato durante la medida o se puede aplicar una corrección matemática a los datos.

Las celdas solares sensibilizadas por colorante (DSC) son actualmente objeto de una intensa investigación en el contexto de las energías renovables como dispositivo fotovoltaico (FV) de bajo coste. Para caracterizar los dispositivos fotovoltaicos, se pueden utilizar dos métodos adicionales de dominio de frecuencia, basados en la modulación de la intensidad de la luz. Estos dos métodos son la espectroscopía de fotovoltaje modulada en intensidad (IMVS): medida de la función de transferencia entre la intensidad luminosa modulada y la tensión de corriente alterna generada, y la espectroscopía de fotocorriente modulada en intensidad (IMPS): medida de la función de transferencia entre la intensidad luminosa modulada y la corriente alterna generada. Esta Application Note ilustra el uso del Metrohm Autolab PGSTAT302N equipado con un módulo FRA32M, en combinación con el kit Autolab Optical Bench para realizar la caracterización de dispositivos fotovoltaicos aplicando los métodos IMVS e IMPS.

Esta Application Note muestra cómo es posible, con los Metrohm Autolab PGSTAT y el Metrohm Autolab Optical Bench, obtener información sobre el mecanismo y la cinética de la reacción posterior, una reacción secundaria que limita el rendimiento de las celdas solares sensibilizadas por colorantes.

Los parámetros cinéticos y de transferencia de masa de la reacción de electrooxidación de TEMPO se midieron con la célula de medida TSC Surface para el sistema Autolab Microcell HC. La célula permite el estudio de los procesos electroquímicos en electrolitos líquidos en una configuración de tres electrodos bajo control de temperatura.

Esta Application Note presenta los detalles experimentales y una visión conjunta de los hallazgos más importantes del experimento de EIS y voltamperometría cíclica (CV, por sus siglas en inglés) para estudiar la estructura de una interfaz modelo de electrolito sólido que se forma sobre un electrodo plano de Glassy Carbon en contacto con un electrolito orgánico típico de batería.

La corrosión de los metales es un problema que afecta seriamente no solo a muchos sectores industriales, sino también a la vida privada, lo que genera enormes costes. En esta Application Note, los resultados obtenidos durante los estudios de corrosión electroquímica en diferentes metales se comparan con los datos de la bibliografía.

Un inhibidor de la corrosión es una sustancia que reduce la velocidad de corrosión de un metal. Un inhibidor de la corrosión se añade al ambiente corrosivo, por lo general, en una pequeña concentración. Esta Application Note muestra cómo se pueden utilizar los aparatos de Metrohm Autolab para comprobar la calidad de los inhibidores.

Un electrodo de referencia tiene un potencial electroquímico estable y bien definido (a temperatura constante), contra el cual se contrastan los potenciales aplicados o medidos en una célula electroquímica. Un buen electrodo de referencia es, por lo tanto, estable y no polarizable. En otras palabras, el potencial de tal electrodo permanecerá estable en el ambiente utilizado y también al pasar una pequeña corriente. Esta Application Note enumera los electrodos de referencia más utilizados, junto con su campo de aplicación.

Las características de transporte de masa de la oxidación y la reducción controladas por difusión del par ferri/ferrocianuro fueron estudiadas utilizando el Autolab RDE con un contacto de mercurio líquido de bajo ruido.

La celda de Devanathan-Stachurski (o «célula H») se utiliza con éxito para evaluar la penetración de hidrógeno a través de láminas o membranas. Como pequeñas cantidades de hidrógeno pasan a través de la lámina o membrana, se requiere un potenciostato muy sensible para su detección. En esta nota de aplicación se analiza un estudio de las propiedades de permeación de hidrógeno de diferentes láminas de hierro teniendo en cuenta los requisitos instrumentales.

Esta nota de aplicación explica cómo los investigadores pueden determinar la química subyacente y los posibles mecanismos de falla a partir de pruebas de ciclo de baterías con INTELLO.