Подготовка прибора к работе

Включить питание прибора нажатием красной кнопки на задней панели. Подсоединить соответствующие провода к электродам электрохимической ячейки согласно схеме подключения. Схемы подключения представлены на рис. 8.

Рис. 8. Подключение по двух- (а), трех- (б) и четырехэлектродной (в) схемам В выключенном состоянии компьютера и импедансметра соединить прибор кабелем с ПК и подключить к сети переменного тока. Установить на компьютере рабочую программу Zpack_s, которая поставляется в комплекте с прибором. Включить прибор с помощью выключателя на задней панели. Убедиться, что работают вентиляторы охлаждения, и запустить управляющую программу. В главном окне в нижней части должно появиться сообщение о подключении прибора.

Технические требования к электротехническим условиям измерения

Для интерпретации результатов импедансных измерений (на основе разработанных теоретических представлений), необходимо, чтобы накладываемый на электрохимическую систему сигнал нс изменял протекающих в ней процессов и не искажался в связи с нелинейным характером поведения самой системы. Для выполнения этих требований необходимо, чтобы в пределах накладываемой амплитуды вольтамперная характеристика системы могла быть аппроксимирована прямой. Поскольку поляризационная характеристика часто соответствует экспоненте, то выполнение этого требования эквивалентно линеаризации экспоненты в малой окрестности относительно постоянного значения потенциала поляризации. При отсутствии поляризации линеаризация проводится относительно стационарного или равновесного потенциала.

На рис. 9 показаны две синусоиды. Синусоида 1 соответствует линейной зависимости тока от напряжения в окрестности точки на поляризационной кривой, а синусоида 2 — экспоненциальной зависимости. Амплитуда приложенного переменного напряжения составляем/⁷

ет 15 мВ. Коэффициент b =-равен 38,39.

RT

Расчет показывает, что искажение в этом случае приводит к выпрямлению, соответствующему более 8% от поляризующего тока. На рисунке этот эффект отражают средние за период значения тока: линия точками — без искажения, а сплошная черпая — с учетом экспоненциальной зависимости. Коэффициент асимметрии, рассчитанный для этих условий по формуле.

составил 59%. Здесь /_х и /₂ — амплитудные значения искаженной синусоиды, отсчитанные относительно постоянного поляризующего тока в отсутствие переменной составляющей; / - амплитуда переменной составляющей.

Если при тех же условиях наложить переменное напряжение в 5 мВ (рис. 10), то выпрямляющий эффект составит только 0,95%, а коэффициент асимметрии — 19%.

Рис. 9. Искажение синусоиды при нелинейной вольтамперной характеристике (Переменная составляющая 15 мВ. Пояснения в тексте).

Рис. 10. Искажение синусоиды при нелинейной вольтамперной характеристике (Переменная составляющая 5 мВ. Пояснения в тексте).

Полностью асимметрия исчезает только в отсутствие поляризации при условии, что коэффициент переноса равен 0,5 (рис. 11).

Рис. 11. Синусоиды в линейном и нелинейном приближении при, а = 0,5 в отсутствие поляризации постоянным током

В целом, с ростом коэффициента переноса электродной реакции, уменьшением температуры и увеличением числа электронов, участвующих в реакции, величина искажения растет, и для получения корректных результатов импедансных измерений требуется уменьшение приложенного переменного напряжения.

Для обычных условий протекания электродных реакций в водных растворах (температура 298 К, коэффициент переноса реакции 0,3−0,6, количество электронов, участвующих в реакции, 2), амплитуда налагаемого переменного напряжения не должна превышать 5 мВ. К сожалению, помехозащищенность прибора на низких частотах очень слабая, поэтому результаты измерения на частотах ниже 100 Гц могут оказаться ненадежными.