Applicazioni

La spettroscopia di impedenza elettrochimica (EIS) è una tecnica efficace per la caratterizzazione di sistemi elettrochimici. Negli ultimi anni l'EIS ha trovato ampia applicazione nel campo della caratterizzazione dei materiali. Viene abitualmente utilizzata nella caratterizzazione di rivestimenti, batterie, celle a combustibile e fenomeni di corrosione. Questa Application Note illustra i principi di una misura EIS.

In questa Application Note, si usa la spettroscopia di impedenza elettrochimica (EIS) per la prova di una batteria commerciale collegata in due modi diversi. Nella prima misura EIS, la batteria è collegata con configurazione di rilevamento a due terminali. Nella seconda misura EIS, la batteria è collegata con configurazione di rilevamento a quattro terminali (rilevamento Kelvin). La differenza di collegamento dei terminali dà come risultato valori di impedenza della batteria diversi.

Le tecniche DC non forniscono informazioni sulle dinamiche interne di un impianto fotovoltaico. Per questo motivo, ulteriori informazioni possono essere ottenute da misurazioni dipendenti da tempo e frequenza. La spettroscopia di impedenza elettrochimica specificamente fornisce ora l'opportunità di studiare il comportamento di un componente o di un impianto nella gamma di frequenza in condizioni di funzionamento a diverse intensità di luce.

Il modo in cui i dispositivi a bassa impedenza, come le celle a combustibile e le batterie, sono collegati a un carico influenza le loro prestazioni. In questo documento viene mostrato un confronto dei risultati di EIS su una batteria commerciale agli ioni di litio. Sono state effettuate diverse misurazioni EIS, cambiando il modo in cui la batteria è stata collegata al potenziostato.

Questa Application Note descrive il vantaggio di una registrazione di dati grezzi nel dominio tempo per ciascuna frequenza durante una misura di impedenza elettrochimica.

L'Application Note AN-EIS-004 sui modelli circuitali equivalenti mostrava una panoramica dei diversi elementi circuitali utilizzati per costruire un modello circuitale equivalente. Dopo aver identificato un modello appropriato per il sistema in esame, il passaggio successivo dell'analisi dei dati consiste nella valutazione dei parametri del modello. Ciò avviene mediante la regressione non lineare del modello ai dati. La maggior parte dei sistemi di impedenza include un programma di adattamento dei dati. Questa Application Note mostra il modo in cui il software NOVA viene utilizzato per adattare i dati.

In questa Application Note una combinazione di PGSTAT e carico elettronico viene utilizzata per eseguire la spettroscopia di impedenza elettrochimica in una cella a combustibile operante a correnti elevate.

Le misurazioni di impedenza in celle a combustibile sotto carico rendono possibile esaminare l'influenza dei diversi elementi della cella a combustibile rispetto al comportamento e (se rilevabile) l'invecchiamento della cella a combustibile. Per effettuare misurazioni di densità di corrente elevate, i sistemi Autolab possono essere collegati al carico elettronico di un terzo sistema. Come risultato, il range misurabile del dispositivo aumenta di diversi ordini di grandezza della corrente.

Questa Application Note illustra la configurazione per eseguire un'EIS, ad esempio i diversi tipi di collegamenti nella cella elettrochimica e le impostazioni dello strumento.

Le celle di misura TSC SW Closed e TSC Battery sono sistemi compatti progettati per misurare materiali sensibili all'aria o all'umidità, quali quelli usati nelle batterie. In questo documento vengono spiegate due procedure di prova. La prima procedura è eseguita con voltammetria ciclica (CV), mentre la seconda prevede l'uso della spettroscopia di impedenza elettrochimica (EIS).

Nella presente Application Note, l'EIS è applicata sui tre campioni di alluminio rivestiti prima e dopo la misura della dissoluzione graduale (SDM). Questa tecnica è stata esaminata nella Application Note AN-COR-08.

Viene presentato il prodotto DuoCoin Cell Holder. Vengono eseguite misure EIS su una batteria a bottone commerciale. Vengono evidenziate le differenze di impedenza tra la configurazione a quattro terminali e la configurazione a due terminali, mettendo in evidenza l'importanza di avere una configurazione diretta a quattro terminali, quando si studiano i DUT a bassa impedenza.

La norma internazionale ISO 17463 descrive la determinazione delle proprietà anticorrosive dei rivestimenti protettivi organici ad alta impedenza sui metalli. Questa tecnica utilizza cicli composti da misure di spettroscopia di impedenza elettrochimica (EIS), polarizzazioni catodiche e rilassamento potenziale. Questa Application Note mostra la conformità dello strumento Metrohm Autolab PGSTAT M204 e della cella piatta alla norma ISO 17463.

Al fine di migliorare le prestazioni dei dispositivi di accumulo dell'energia elettrochimica come batterie e supercondensatori, ci si può concentrare sul miglioramento della conduttività ionica (ƠDC) dell'elettrolita. SI tratta di un metodo comune per l'ottenimento di valori ƠDC di diversi sistemi di elettroliti per effettuare esperimenti di spettroscopia d'impedenza elettrochimica (EIS) a varie temperature in un setup con 2 elettrodi.

La durata di conservazione di cibi e bevande dipende tra l'altro dal materiale di confezionamento. I metalli sono ideali per l'imballaggio perché possono essere rivestiti con diversi strati di passivazione e per uso alimentare. Le misurazioni elettrochimiche quali la spettroscopia di impedenza elettrochimica (Electrochemical Impedance Spectroscopy, EIS) permettono di controllare l'integrità dei rivestimenti.

In questa Application Note, si dimostra come stabilire la tortuosità interplanare τ di un materiale catodico per batterie agli ioni di litio commerciali, con porosità e spessore del rivestimento noti, con il metodo della spettroscopia di impedenza elettrochimica (EIS).

In questa Application Note, si dimostra come stabilire il numero di trasporto degli ioni di litio di un elettrolita liquido binario per batteria agli ioni di litio commerciale, con il metodo della spettroscopia di impedenza elettrochimica a frequenza molto bassa (VLF-EIS).

In questo la spettroscopia di impedenza elettrochimica, EIS in breve, si è rivelata molto efficace nella misurazione della resistenza di polarizzazione contro i sistemi di corrosione e la determinazione dei meccanismi di corrosione.

La conducibilità protonica di membrane realizzate con un materiale conduttivo protonico è una grandezza essenziale da determinare. In questa Application Note presentiamo i risultati di uno studio esemplare di σDC(T) determinati mediante spettroscopia di impedenza per un innovativo conduttore protonico solido nello stato secco.

In questa nota applicativa verrà dimostrato l'uso della spettroscopia di impedenza elettrochimica (EIS) per la caratterizzazione del combustibile PEM. Si dimostrerà che l'EIS è un potente strumento diagnostico per la determinazione dei seguenti fattori che possono influenzare le prestazioni di una cella a combustibile PEM.

La spettroscopia di impedenza elettrochimica (EIS) è una tecnica potente che fornisce informazioni sui processi che avvengono in corrispondenza dell'interfaccia elettrodo-elettrolita. I dati raccolti con EIS vengono modellati con un circuito equivalente elettrico adatto. La procedura di adattamento modifica i valori dei parametri fino a quando la funzione matematica non corrisponde ai dati dell'esperimento entro un certo margine di errore. In questa Application Note, vengono forniti dei suggerimenti per ottenere parametri iniziali accettabili ed eseguire un adattamento accurato.

I componenti principali di una batteria sono gli elettrodi positivi e negativi, insieme all'elettrolita che fornisce solo la conducibilità ionica. Gli elettroliti più comuni si trovano allo stato liquido. Pertanto, occorre un separatore per garantire una separazione fisica tra gli elettrodi. Il separatore è immerso nell'elettrolita. Il numero di MacMullin è un parametro utilizzato per stabilire la qualità di un separatore, in termini di conducibilità ionica, quando immerso in un elettrolita. Il numero di MacMullin può essere calcolato utilizzando i risultati di due esperimenti EIS e i fattori geometrici delle celle di misura. In questa Application Note viene utilizzato un elettrolita commerciale insieme a un filtro poroso usato come separatore.

Questa nota applicativa spiega la correzione manuale e automatizzata della caduta iR con la spettroscopia di impedenza elettrochimica e mette in guardia contro l'utilizzo di metodi meno accurati.

Nell'ambito della ricerca sulle batterie, la spettroscopia di impedenza elettrochimica (EIS) rappresenta uno strumento necessario per analizzare i processi che si verificano sugli elettrodi. Con una comune batteria a tre elettrodi, l'EIS può essere eseguito in sequenza prima su un elettrodo e poi sull'altro.

La resistenza alla polarizzazione (Rp) può quantificare la resistenza alla corrosione dei metalli come alternativa all'analisi Tafel. Ne vengono discussi la metodologia e l'utilizzo pratico, come descritto nella norma ASTM G59.

This Application Note presents the Mott-Schottky measurement, an extension of electrochemical impedance spectroscopy (EIS), on a popular semiconducting material.

Explore how to construct simple and complex equivalent circuit models for fitting EIS data in this Application Note. Nyquist plots are shown for each example.

Questa Application Note descrive come le misurazioni SDM (Stepwise Dissolution Measurement) mostrino il graduale scioglimento dei campioni di alluminio rivestiti. L'obiettivo è quello di comprendere meglio i processi di corrosione. Insieme al software NOVA e alla cella di corrosione 1-L, l'Autolab PGSTAT204 è una scelta eccellente per eseguire misurazioni SDM e altre misurazioni della corrosione veloci e precise.

La permittività elettrica relativa εr, nota anche come costante dielettrica, è di fondamentale importanza per la caratterizzazione dei materiali. Può essere definita come rapporto tra la quantità di energia elettrica immagazzinata in un materiale e la quantità di energia elettrica immagazzinata in un vuoto. Uno dei modi più semplici per ottenere la permittività relativa consiste nel calcolarla a partire dai valori di capacità. In questa Application Note, vengono confrontate cinque tecniche per il calcolo dei valori di capacità.

La corrosione dei metalli è un problema serio che interessa non solo diversi settori industriali, ma anche la vita privata, con la conseguenza di enormi costi. In questa Application Note i risultati ottenuti durante studi sulla corrosione elettrochimica su diversi metalli vengono confrontati con i dati di letteratura.

Quando la corrente attraversa una cella elettrochimica, si verifica una caduta di tensione tra gli elettrodi WE e RE. Tale caduta di tensione è influenzata dalla conducibilità degli elettroliti, dalla distanza tra elettrodo di riferimento ed elettrodo di lavoro e dall'intensità della corrente. In questa Application Note si fornisce una spiegazione basilare della caduta ohmica, delle relative cause e dell'impatto sulle misure.

This application introduces two tools (current interrupt and positive feedback) that measure and compensate for up to 90% of the ohmic iR drop, a common error in electrochemistry.

Questa Application Note presenta i dettagli sperimentali e una panoramica delle più importanti scoperte tratte dall'esperimento EIS e CV per lo studio della struttura dell'interfaccia di un elettrolita solido modello che si forma su un elettrodo GC dalla geometria planare a contatto con un elettrolita organico per batteria tipico.

Al momento le celle di Grätzel (DSC) sono oggetto di molte ricerche nell'ambito delle energie rinnovabili, in quanto dispositivo fotovoltaico (PV) a basso costo. Per la caratterizzazione dei dispositivi fotovoltaici, possono essere usati due ulteriori metodi del dominio della frequenza basati sulla modulazione dell'intensità luminosa. Questi due metodi sono la spettroscopia di fototensione a intensità modulata (IMSV, Intensity modulated photovoltage spectroscopy): misura della funzione di trasferimento tra l'intensità della luce modulata e la tensione CA generata e la spettroscopia di fotocorrente a intensità modulata (IMPS, Intensity modulated photocurrent spectroscopy): misura della funzione di trasferimento tra l'intensità della luce modulata e la corrente CA generata.In questa Application Note viene illustrato l'uso di Metrohm Autolab PGSTAT302N con modulo FRA32M, insieme al kit Autolab Optical Bench, per la caratterizzazione mediante IMVS e IMPS dei dispositivi fotovoltaici.

In questa Application Note si mostra come, con Metrohm Autolab PGSTATs e Metrohm Autolab Optical Bench, sia possibile ottenere informazioni su meccanismo e cinetica della back reaction, una reazione parassita che limita le prestazioni delle celle di Grätzel.

I parametri cinetici e di trasferimento di massa della reazione di elettro-ossidazione di TEMPO sono stati misurati usando la cella di misura TSC Surface per il sistema Autolab Microcell HC. La cella permette lo studio dei processi elettrochimici negli elettroliti liquidi in una configurazione a tre elettrodi sotto controllo della temperatura.

Un inibitore di corrosione è una sostanza che riduce la velocità di corrosione di un metallo. Di norma esso viene aggiunto in bassa concentrazione all'ambiente corrosivo. Questa Application Note mostra come gli strumenti Autolab Metrohm possono essere utilizzati per verificare la qualità degli inibitori.

Un elettrodo di riferimento è dotato di una tensione elettrochimica stabile e ben definita (a temperatura costante), che funge da riferimento per le tensioni misurate o applicate di una cella elettrochimica. Pertanto, un buon elettrodo di riferimento è stabile e non polarizzabile. In altre parole, la tensione di tale elettrodo rimane stabile nell'ambiente di utilizzo e anche al passaggio di una piccola corrente. In questa Application Note vengono elencati gli elettrodi di riferimento più usati con relativa gamma di utilizzo.

Here, the most common circuit elements for EIS are introduced which may be assembled in different configurations to obtain equivalent circuits used for data analysis.

Sono state studiate le caratteristiche del trasporto di materia della riduzione e dell'ossidazione controllata da diffusione della coppia ferricianuro/ferrocianuro mediante elettrodo a disco rotante Autolab con contatto Hg liquido a bassa rumorosità.

La cella Devanathan-Stachurski (o «cella H») viene utilizzata con successo per valutare la permeazione dell'idrogeno attraverso fogli o membrane. Poiché piccole quantità di idrogeno passano attraverso il foglio o la membrana, per il suo rilevamento è necessario un potenziostato molto sensibile. In questa Application Note viene discusso uno studio delle proprietà di permeazione dell'idrogeno di diverse lamiere di ferro tenendo conto dei requisiti strumentali.