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電化學實操--金屬腐蝕速率測試及數據分析

閱讀:10796      發布時間:2021-8-30
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本文主要介紹用Zahner電化學工作站測試極化曲線的方法和參數設置,以及用Zahner Analysis分析軟件得到腐蝕速率的兩種方法。

一、測試方法和參數設置

Zahner電化學工作站測試極化曲線或Tafel曲線,一般選用Dynamic Scan方法。在Methods列表找到Current Voltage Curves (Dynamic Scan),如下圖:

1.jpg


電壓參數:
從上到下,有4項電壓參數,通常只用前兩項,如需循環極化測試,可以用后兩項電壓參數。第3項電壓數值等于第2項時,會變成空白,表示只用前兩項。
absolute value和relative to OCP
absolute value表示當前電壓參數相對于參比電極。
relative to OCP表示當前電壓參數相對于開路電位。
當后兩項電壓參數是空白時,voltage reference的設置也應當與第2項一致。也就是說,第2項選擇relative to OCP后兩項也選擇這個。
其它參數
current range電流量程,此方法允許用大電流量程測量較小的電流,如果測的電流較小,無需特意設置更小的量程。可以用±1A的電流量程。
voltage resolution電壓分辨率也就是取樣間隔,建議設置為 1~10 mV,不建議取太多點。
scan rate掃描速率,腐蝕體系的測量,通常小于10 mV/s。

ohmic drop resistance補償溶液電阻,可直接輸入補償數值;或輸入 星號)自動補償。大多數情況無需補償,保持空白即可。


二、數據分析:用Zahner Analysis分析軟件得到腐蝕速率


方法1:Tafel Slope Analyesis


在頂部工具欄點擊 2.jpg按鈕,打開分析設置界面。如下圖:



3.jpg


這是經典的Tafel分析方法。
點擊Set按鈕,選擇四個位置,應當包括兩個線性區域(圖1)。選中Corrosion Rate,輸入面積、密度和當量,點擊Calculate即可得到計算結果(圖2


4.jpg

5.jpg

方法2:Butler-Volmer functiion


     由于多數腐蝕體系的極化曲線沒有足夠的線性區域,人為選擇的影響較大,用經典的Tafel分析方法則不一定合適。Zahner Analysis分析軟件提供了Butler-Volmer方程擬合極化曲線,這個方法的優點是不需要特別明顯的線性區域。

     在頂部工具欄點擊6.jpg按鈕,打開分析設置界面。如下圖:


7.jpg


點擊set按鈕,選擇需要擬合的范圍(圖3)。切換到Corrosion Rate,輸入面積、密度和當

量,點擊Butler-Volmer Fit即可得到計算結果(圖4)。

8.jpg

9.jpg

備注:以上兩個分析方法也支持LSV測得的數據分析。

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