電化學測試方法及三電極測試體系介紹

所謂的電化學，是電作用與化學作用相互關聯的一個化學學科的分支，主要包括通過電流調整化學反應以及通過化學反應產電這兩種類型。其中就包括了大量的反應現象（電泳、腐蝕等）、各類器件（電致變色智能窗、各類電池、電分析傳感器等）以及各類技術（金屬電鍍等）。通過一些固定的輸入（如恒電流、恒電壓、階梯電勢等）來獲取輸出的電信號，從而反映出電極材料的界面結構、界面上的電勢分布以及在這些界面上進行的電化學過程等，這就是我們常說的電化學測試。

電化學測試的方法很多，根據測試的內容可以分為三類：1.電化學熱力學性質方面的測試；2.動力學性質的測試；3.結合光譜波譜技術、引入光信號等進行的綜合測試。

而如果根據測試的特質，又可以分為以下幾大類：1.穩態測試方法；2.暫態測試方法；3.伏安法；4.交流阻抗法等。了解電化學測試方法之前，應先對電化學測試常用的三電極測試體系進行簡單介紹。

所謂的三電極體系，是為了排除電極電勢因極化電流而產生的較大誤差而設計的。它在普通的兩電極體系（工作電極與對電極）的基礎上引入了用以穩定工作電極的參比電極，電解池由三個電極組成：工作電極（W），對電極（C）以及參比電極（R）。

W是主要的電極研究和操作對象，R是電勢電極的比較標準，而C主要用以通過極化電流，實現對電極的極化。三電極體系在電路中時，P代表極化電源，為研究電極提供極化電流。mA和V分別為電流表和電壓表，用以測試電流和電勢。P, mA, C, W構成的左側回路，稱為極化回路，在極化回路中有極化電流通過，可對參比電極進行測量和控制。V, R, W構成了右側回路，稱為測量控制回路。在此回路中，對研究電極的電勢進行測量和控制，由于回路中無極化電流流過，僅有極小的測量電流，所以不會研究電極的極化狀態和參比電極的穩定性造成干擾。由此可見，三電極體系可使研究電極表面通過極化電流，又不會妨礙研究的電極電勢的控制和測量，可同時實現電勢和電流的控制和測量。所以，大部分電化學研究測試均在三電極體系完成。