文档介绍：阻抗及阻抗分析的原理探究
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给黑箱(电化学系统M)输入一个扰动函数X,它就会输出一个响应信号Y。用来描述扰动与响应之间关系的函数,称为传输函数G()。若系统的内部结构是线性的稳定结构,则输出信号就是扰动信号的线性函数。
X
Y
G()
M
Y=G()X
Y/X=G()
电化学阻抗谱(EIS) —给电化学系统施加一个频率不同的小振幅的交流正弦电势波,测量交流电势与电流信号的比值(系统的阻抗)随正弦波频率的变化,或者是阻抗的相位角随的变化。
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阻抗G是一个随变化的矢量,通常用角频率的复函数来表示,即:
其中:
G'—阻纳的实部, G''—阻纳的虚部
阻抗G即可表示为
实部Z'
虚部Z''
|Z|

(Z',Z'')
阻抗Z的模值:
阻抗的相位角为
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正弦电势信号:
正弦电流信号:
--角频率
--相位角
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将电化学系统看作是一个等效电路,这个等效电路是由电阻(R)、电容(C)、电感(L)等基本元件按串联或并联等不同方式组合而成,通过EIS,可以测定等效电路的构成以及各元件的大小,利用这些元件的电化学含义,来分析电化学系统的结构和电极过程的性质等。
利用EIS研究一个电化学系统的基本思路:
电阻 R
电容 C
电感 L
简单电路的交流阻抗
由纯电阻R组成电路的交流阻抗
由纯电容C组成电路的交流阻抗
由电阻R与电容C串联组成电路的交流阻抗
由电阻R与电容C并联组成电路的交流阻抗
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1. 电阻
欧姆定律:
纯电阻,=0,
Nyquist 图上为横轴(实部)上一个点
Z'
-Z''
写成复数:
实部:
虚部:
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写成复数:
Nyquist 图上为与纵轴(虚部)重合的一条直线
Z'
-Z''
*
*
*
*
*
2. 电容
电容的容抗(),电容的相位角=/2
实部:
虚部:
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3. 电组R和电容C串联的电路
串联电路的阻抗是各串联元件阻抗之和
Nyquist 图上为与横轴交于R与纵轴平行的一条直线。
实部:
虚部:
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4. 电组R和电容C并联的电路
并联电路的阻抗的倒数是各并联元件阻抗倒数之和
实部:
虚部:
消去,整理得:
圆心为(R/2,0), 半径为R/2的圆的方程