电化学阻抗谱等效电路模型方法ppt课件

1、中国海洋大学2021年5月电化学阻抗谱研讨方法原理电化学阻抗谱丈量技术电化学阻抗谱等效电路模型数据解析方法1. 等效电路模型解析途径2. 电化学阻抗谱等效电路解析方法的物理化学根底3. 电化学阻抗谱等效电路模型解析准那么4. 建立等效电路模型根本方法5. 电化学过程和等效电路模型一致性检验根本原那么6. 溶液/膜/金属体系电化学阻抗呼应特征7. 电化学阻抗谱等效电路模型解析的完备步骤u电化学参量扰动控制和呼应丈量：电化学参量扰动控制和呼应丈量：u电化学过程参量电化学过程参量 i=f(E,t,C)=f(E) t, , C；u函数扰动可以获得可解析的线性呼应；函数扰动可以获得可解析的线性呼应；u

2、Ei ,解析解析i 和和 E的关系，获知的关系，获知G函数性质；函数性质；u时间域时间域/频率域呼应的传输函数频率域呼应的传输函数G(t/ )u简单电化学过程可以用时间域简单电化学过程可以用时间域G(t)方法：简单的构造，低阻抗，快速过程；方法：简单的构造，低阻抗，快速过程；u复杂电化学过程可用频率域复杂电化学过程可用频率域G( )方法：复杂构造，高阻抗，多个快方法：复杂构造，高阻抗，多个快-慢复合过程；慢复合过程；u小幅值交流信号扰动小幅值交流信号扰动-呼应呼应-解析解析电化学阻抗谱方法电化学阻抗谱方法u阻抗呼应传输函数阻抗呼应传输函数G( )=E/i；导纳呼应传输函数导纳呼应传输函数 G(

3、 )=i/E；u小幅值扰动小幅值扰动线性区呼应；正弦波扰动线性区呼应；正弦波扰动正弦波呼应；频率域正弦波呼应；频率域宽范围展开多步骤宽范围展开多步骤子过程，获得不同速度容抗子过程，获得不同速度容抗/感抗丰富信息感抗丰富信息深化认识电化学过程。深化认识电化学过程。X YBGG=Y/X电化学阻抗谱研讨方法电化学阻抗谱丈量方法：扰动和呼应的可靠丈量技术；电化学阻抗谱解析方法：动力学解析，等效电路模型解析；电化学阻抗谱研讨方法的前提条件因果性：呼应信号和扰动信号间存在因果关系，呼应信号只是扰动信号的呼应，而非其他信号如噪声的呼应；线 性：呼应信号与扰动信号存在同频率线性函数关系，不存在高次谐波；稳定性

4、：扰动信号不会引起系统内构造的变化不引起其他变量的变化，如外表形状，停顿扰动后可以恢复初始形状。n小幅值扰动接近原位形状准稳态暂态技术，扰动和呼应存在线性关系；n丈量技术全自动进展，操作简单，方法多样；小幅值正弦波频率/电位/幅值扫描技术、极化形状丈量、浮地技术、滤波技术；计算机数据解析-拟合-模拟技术、图像变换技术、提供大量等效电路模型参考；n可以测定极微弱电流，适宜于高阻抗体系电化学行为研讨；n频率域丈量可以提供宽范围多个快反响和慢反响速度信息，动态过程和构造信息，包含大量丰富机理信息；可以获得其他方法难于得到的微观机理信息Cdl、吸附、分布等信息；n等效电路解析方法模型建立直观易了解，可

5、运用于复杂延续过程，更适宜与运用研讨。n信息量大导致信息间识别分辨难度添加；速度和构造相近信息耦合复杂，电极过程-阻抗谱呼应-等效电路之间非严谨一一对应，同一电极电位不同，呼应和等效电路也不同。需求进展严谨的一致性检验；等效电路的电化学意义需求了解；n小幅值扰动导致高阻抗体系信号呼应微弱，噪声干扰大，数据可靠性需求检验；腐蚀电化学体系的非线性、动摇性、部分性的电化学过程都会影响数据质量和可靠性。n模型解析根底任务需求开展。1恒电位仪器性能影响输入阻抗：高阻抗有利于丈量微弱电流；高输入电阻+低输入电容；灵敏度：电位/电流分辨率；漂移：放大器，基准电位、电位和电流检测表零点漂移。电压表测定电子等效

6、电路无电容的R点的电位漂移和恒电位仪指示的零点变化。负载特性：极化电流变化到额定值时任务电极电位的变化情况即为恒电位仪的跟随特性，实为基准设定电位和实践任务电极电位的差值，通常不同电位时均应在偏向范围内。测定方法同上。呼应时间：频率呼应特性。任务电极电位随基准电位变化的呼应时间。用函数信号发生器加载不同频率的对称方波，并双踪示波器分别输入电位和任务电极呼应电位的波形，直至呼应电位波形发生畸变的呼应频率和时间。容性负载允许范围：电容变化会引起高频振荡，存在顺应电容变化的的范围。用示波器衔接电子等效电路的R点，察看波形变化。恒电位仪恒电位仪电位范围电位范围: 10V10V电位上升时间电位上升时间:

7、 1微秒微秒槽压槽压: 12V12V电流范围电流范围: 250mA参比电极输入阻抗参比电极输入阻抗:1 10101212欧姆欧姆灵敏度灵敏度: 1 /V/V共共12档档量程量程输入偏置电流输入偏置电流: 50pA电流测量分辨率电流测量分辨率: 10MHz*输入阻抗 1013*最大采样频率： 1MS/s*电化学交流阻抗测试范围： 10uHz5MHz交流电压幅值范围： 0.1mV-1V带宽噪声滤波 7个IR补偿正反响 有动态补偿 有接口辅助电压输入接口 缓存：4MGamryGamry2电解池系统的影响任务电极：腐蚀产物和外表膜导致的电极外表稳定性、密封缝隙、接地、电流分布参比电极系统：体系呼应时间

8、应该远小于扰动时间；高阻抗呼应时间长导致高频相移；高阻抗盐桥会降低呼应速度；多孔陶瓷电导；辅助电极：过高阻抗会显著干扰丈量结果；导线夹电阻：鲁金毛细管：过细阻抗高、气泡断路、盐桥：Cl-和有机物污染，高内阻影响；丈量电位：腐蚀电位、阳极极化、阴极区、钝化区、吸附-脱附区扰动值：取决于丈量点的线性区范围和呼应信号强弱；扰动性质：电压扰动、电流扰动、电极的极化特性；扫频律-扫幅值-扫电位：需求的信息种类；Mott-Schottky曲线丈量；倍频程数据量：噪声干扰程度；频率范围：电极过程的呼应速度、资料性质、信息种类；工频滤波：防止50Hz倍频；实地-浮地：噪声控制，任务电极接地形状；延续-接续多组

9、丈量：阴极极化-阻抗-阳极极化-阻抗顺序丈量；环境噪声：抑制环境电磁噪声干扰的才干；噪声过高淹没待测信号；体系呼应异常的能够部位：恒电位仪器缺点/电解池缺点电子元件等效电路取代电解池方法参比电极问题：盐桥和鲁金毛细管问题；接触问题；准参比电极取代法；辅助电极和任务电极问题：外表锈层影响衔接；电化学阻抗高频呼应进入第VI象限：恒电位仪呼应速度不够导致相移；频率呼应分析仪衔接错误：V1/V2；软件和硬件检测；电解池设计和电极位置：电力线分布均匀，有效任务面积=实践任务面积；辅助电极和任务电极对称性；辅助电极和任务电极间的电阻；溶液电阻对稳态丈量影响：高电流区极化曲线无线性范围畸变；溶液电阻对暂态丈

10、量影响：高电流脉冲对恒电位仪功率贮藏的影响；电解池时间常数必需小于暂态丈量时间标度，消除过渡过程的影响。l等效电路模型解析方法简单直观，易于了解和运用，遭到多领域研讨人员广泛运用。但由于解析过程严谨性和可靠性方面不规范，不严谨的等效电路模型反而误导对电极过程的认识。为了使这一方法可以有效运用，有必要了解这一方法的物理根底和运用规范。l电极过程阻抗呼应等效电路非一一对应，等效电路模拟方法建立模型的合理性必需从阻抗谱呼应一致性和电极动力学过程一致性进展检验。l阻抗谱呼应一致性：等效电路模型阻抗谱呼应必需与电极过程丈量的呼应一致；l电化学过程一致性：等效电路模型是电极过程的动力学描画，必需与电极过程

11、特征一致。l科学运用等效电路解析方法首先需求了解电化学过程、电化学阻抗谱呼应和模拟等效电路模型之间的关系，这是建立合理可靠等效电路模型的根底。此外还需求掌握分析、建模和验证等效电路模型的必要步骤。1 目的：获取传送函数认知电化学过程机构2 途径：测定电化学过程阻抗谱呼应？ 直接认知电化学机构的困难需求借助数学物理方法解析阻抗谱呼应建立等效电路模型或动力学模型验证等效电路阻抗谱呼应一致性验证电化学过程机构一致性认识电化学过程机构3 困难：电化学过程-阻抗谱呼应-等效电路模型三者并非一一对应关系；4 处理：等效电路和电化学过程一致性验证：阻抗呼应一致性+构造和性质的一致性；1 电化学过程与等效电子

12、电路的比较电化学过程与等效电子电路的比较一样点一样点方式模拟方式模拟电化学过程和等效电子电路具有一样阻抗谱呼应电化学过程和等效电子电路具有一样阻抗谱呼应均存在多时间常数的均存在多时间常数的R、C、L呼应；呼应；电化学过程和等效电路都遵守一样电学根本规律电化学过程和等效电路都遵守一样电学根本规律均可用电流、电位等参量和并联、串联构造来描画；均可用电流、电位等参量和并联、串联构造来描画；电化学阻抗谱等效电路模型解析方法根底：可根据阻抗谱呼应特征建立电化学过程和等效电路电化学阻抗谱等效电路模型解析方法根底：可根据阻抗谱呼应特征建立电化学过程和等效电路之间的相关性，推断电化学过程机理和构造。之间的相关

13、性，推断电化学过程机理和构造。l不同点不同点本质区别本质区别l无法用电子电路元件模拟的电化学过程元件无法用电子电路元件模拟的电化学过程元件l分散过程元件分散过程元件W、弥散效应元件、弥散效应元件CPE、l电化学过程电流性质和界面转换无法模拟电化学过程电流性质和界面转换无法模拟l电化学过程电流在不同相内具有不同的方式，在相界面发生电流机制转换，并坚持电流的电化学过程电流在不同相内具有不同的方式，在相界面发生电流机制转换，并坚持电流的延续性；延续性；l电化学过程中电流：金属为电子电流，溶液为离子电流，钝化膜中为半导体多数载流子电电化学过程中电流：金属为电子电流，溶液为离子电流，钝化膜中为半导体多数

14、载流子电流，在相界面发生等当转换坚持电流的延续性。还涉及锈层电流、涂层电流、微生物膜电流，在相界面发生等当转换坚持电流的延续性。还涉及锈层电流、涂层电流、微生物膜电流等等。这些性质无法简单用等效电路直接模拟。流等等。这些性质无法简单用等效电路直接模拟。l电极外表电流的不均匀分布行为无法用集中电子元件描画电极外表电流的不均匀分布行为无法用集中电子元件描画l部分腐蚀过程、涂层破损失效过程、不均匀外表之间的耦合电流。部分腐蚀过程、涂层破损失效过程、不均匀外表之间的耦合电流。2)(1,11,1ppSpSSpSSSppppSppSCRCCRRCCRR阻抗谱呼应全频域等价同一阻抗谱呼应对应不同的等效电路R

15、p305000100001500020000-20000-15000-10000-50000ZZ2times-demo1.z10-410-310-210-1100101102103104105102103104105Frequency (Hz)|Z|2times-demo1.z10-410-310-210-1100101102103104105-75-50-250Frequency (Hz)thetaRsCcoatRcoatCdlRcorrElementFreedomValueErrorError %RsFixed(X)10N/AN/ACcoat-TFixed(X)1E-07N/AN/ACco

16、at-PFixed(X)0.8N/AN/ARcoatFixed(X)15000N/AN/ACdl-TFixed(X)1E-06N/AN/ACdl-PFixed(X)0.7N/AN/ARcorrFixed(X)3000N/AN/AData File:FitResultCircuit Model File:C:SAIZModelsTutor3 Coated Metal.mdlMode: Run Simulation / Freq. Range (0.0005 - 100000)Maximum Iterations:100Optimization Iterations:0Type of Fittin

17、g: ComplexType of Weighting: Calc-Modulus10100002000030000-30000-20000-100000ZZ2times-demo2.z10-410-310-210-1100101102103104105102103104105Frequency (Hz)|Z|2times-demo2.z10-410-310-210-1100101102103104105-75-50-250Frequency (Hz)thetaRsCcoatRcoatCdlRcorrElementFreedomValueErrorError %RsFixed(X)10N/AN

18、/ACcoat-TFixed(X)1E-07N/AN/ACcoat-PFixed(X)0.8N/AN/ARcoatFixed(X)15000N/AN/ACdl-TFixed(X)0.0001N/AN/ACdl-PFixed(X)0.8N/AN/ARcorrFixed(X)15000N/AN/AData File:FitResultCircuit Model File:C:SAIZModelsTutor3 Coated Metal.mdlMode: Run Simulation / Freq. Range (0.0005 - 100000)Maximum Iterations:100Optimi

19、zation Iterations:0Type of Fitting: ComplexType of Weighting: Calc-Modulus205000100001500020000-20000-15000-10000-50000ZZ2times-demo3.z10-410-310-210-1100101102103104105101102103104105Frequency (Hz)|Z|2times-demo3.z10-410-310-210-1100101102103104105-75-50-250Frequency (Hz)thetaRsCcoatRcoatCdlRcorrEl

20、ementFreedomValueErrorError %RsFixed(X)10N/AN/ACcoat-TFixed(X)1E-05N/AN/ACcoat-PFixed(X)0.8N/AN/ARcoatFixed(X)1500N/AN/ACdl-TFixed(X)0.0001N/AN/ACdl-PFixed(X)0.7N/AN/ARcorrFixed(X)15000N/AN/AData File:FitResultCircuit Model File:C:SAIZModelsTutor3 Coated Metal.mdlMode: Run Simulation / Freq. Range (

21、0.0005 - 100000)Maximum Iterations:100Optimization Iterations:0Type of Fitting: ComplexType of Weighting: Calc-Modulus3同一等效电路具有不同阻抗呼应10-410-310-210-110010110210310410510-1100101102103104Frequency (Hz)|Z|3times-demo5.z10-410-310-210-1100101102103104105-75-50-250Frequency (Hz)theta0100020003000-3000-2

22、000-10000ZZ3times-demo2.zR1CPE1R2CPE2R3CPE3ElementFreedomValueErrorError %R1Fixed(X)1000N/AN/ACPE1-TFixed(X)0.0002N/AN/ACPE1-PFixed(X)0.7N/AN/AR2Fixed(X)1000N/AN/ACPE2-TFixed(X)0.0005N/AN/ACPE2-PFixed(X)0.7N/AN/AR3Fixed(X)1000N/AN/ACPE3-TFixed(X)0.001N/AN/ACPE3-PFixed(X)0.7N/AN/AData File:Circuit Mo

23、del File:Mode: Run Simulation / Freq. Range (0.001 - 1000000)Maximum Iterations:100Optimization Iterations:0Type of Fitting: ComplexType of Weighting: Calc-ModulusD10-310-210-1100101102103104105106100101102103104Frequency (Hz)|Z|3times-demo4.z10-310-210-1100101102103104105106-75-50-250Frequency (Hz)

24、theta0250050007500-7500-5000-25000ZZ3times-demo4.zBR1CPE1R2CPE2R3CPE3ElementFreedomValueErrorError %R1Fixed(X)1000N/AN/ACPE1-TFixed(X)7E-05N/AN/ACPE1-PFixed(X)0.6N/AN/AR2Fixed(X)2000N/AN/ACPE2-TFixed(X)0.0002N/AN/ACPE2-PFixed(X)0.8N/AN/AR3Fixed(X)4000N/AN/ACPE3-TFixed(X)0.0004N/AN/ACPE3-PFixed(X)0.8

25、N/AN/AData File:FitResultCircuit Model File:Mode: Run Simulation / Freq. Range (0.001 - 1000000)Maximum Iterations:100Optimization Iterations:0Type of Fitting: ComplexType of Weighting: Calc-Modulus0250050007500-7500-5000-25000ZZ3times-demo3.z10-310-210-110010110210310410510610-310-210-1100101102103

26、104Frequency (Hz)|Z|3times-demo3.z10-310-210-1100101102103104105106-100-75-50-250Frequency (Hz)thetaAR1CPE1R2CPE2R3CPE3ElementFreedomValueErrorError %R1Fixed(X)1000N/AN/ACPE1-TFixed(X)0.0001N/AN/ACPE1-PFixed(X)1N/AN/AR2Fixed(X)2000N/AN/ACPE2-TFixed(X)0.0001N/AN/ACPE2-PFixed(X)1N/AN/AR3Fixed(X)4000N/

27、AN/ACPE3-TFixed(X)0.0001N/AN/ACPE3-PFixed(X)1N/AN/AData File:Circuit Model File:Mode: Run Simulation / Freq. Range (0.001 - 1000000)Maximum Iterations:100Optimization Iterations:0Type of Fitting: ComplexType of Weighting: Calc-Modulus0100020003000-3000-2000-10000ZZ3times-demo1.z10-310-210-1100101102

28、10310410510610-310-210-1100101102103104Frequency (Hz)|Z|3times-demo1.z10-310-210-1100101102103104105106-100-75-50-250Frequency (Hz)thetaR1CPE1R2CPE2R3CPE3ElementFreedomValueErrorError %R1Fixed(X)1000N/AN/ACPE1-TFixed(X)0.0001N/AN/ACPE1-PFixed(X)1N/AN/AR2Fixed(X)1000N/AN/ACPE2-TFixed(X)0.001N/AN/ACPE

29、2-PFixed(X)1N/AN/AR3Fixed(X)1000N/AN/ACPE3-TFixed(X)0.01N/AN/ACPE3-PFixed(X)1N/AN/AData File:Circuit Model File:Mode: Run Simulation / Freq. Range (0.001 - 1000000)Maximum Iterations:100Optimization Iterations:0Type of Fitting: ComplexType of Weighting: Calc-ModulusC同一等效电路具有不同阻抗呼应等效电路模型是电化学过程的描画，如不一

30、致那么模型失效；等效电路模型和电化学机构一致；等效电路模型元件性质与相应电化学子机构性质一致；进展等效电路模型的阻抗呼应一致性和电化学过程构造性质一致性检验是等效电路模型解析方法的必不可少的一个步骤。l等效电路模型是电极过程动力学的描画，其元件与电极子过程对应相关；l阻抗谱呼应包含了电极过程构造和性质的信息，是建立等效电路模型的根据；l等效电路建模始于阻抗呼应，终极目的是认识电极过程，假设与电极过程存异，那么模型无效。l建模前须借助于其他途径获取电极过程部分信息，作为建模的根本出发点；l借助于根本电极过程认识和阻抗谱呼应特征来组建复杂电极过程的等效电路模型；l建模过程是一种试探法，根据所获取的

31、电极过程信息和阻抗呼应信息组建多个能够的等效电路，分析和验证其间的关联和顺应性，排除存疑模型，确立有效模型。l电化学阻抗谱和等效电路之间不存在独一对应关系，同一个EIS往往可以用多个等效电路来很好的拟合。详细选择哪一种等效电路，要思索等效电路在被侧体系中能否有明确的物理意义，能否与电极机构一致。可借助与胜利的文献模型辅助建模。l阻抗呼应特征是建立等效电路模型起点阻抗呼应特征是建立等效电路模型起点高频呼应、低频呼应、时间常数数量、阻抗性高频呼应、低频呼应、时间常数数量、阻抗性质电阻、电容、电感质电阻、电容、电感-负电容、负电阻和对应的元件；负电容、负电阻和对应的元件；l阻抗呼应对应等效电路根本组

32、件：阻抗呼应对应等效电路根本组件：R、C、L、W、CPE；l根据知电极过程信息确定元件性质，数量，衔接方式，分析推断能够的等效电路构造；根据知电极过程信息确定元件性质，数量，衔接方式，分析推断能够的等效电路构造；l根据呼应特征构建等效电路组件、构造和衔接方式，建立初步等效电路模型；根据呼应特征构建等效电路组件、构造和衔接方式，建立初步等效电路模型；l存疑时增补不同条件扫描方向，溶液搅拌阻抗实验和稳态暂态针对性实验；存疑时增补不同条件扫描方向，溶液搅拌阻抗实验和稳态暂态针对性实验；l电荷转移控制体系l分散控制体系l吸附过程的体系l点蚀过程体系l有机涂层体系l富锌涂层体系l钝化体系02505007

33、5010001250-1250-1000-750-500-2500ZZr(cr)demo1.mdl10-410-310-210-1100101102103104105101102103104Frequency (Hz)|Z|r(cr)demo1.mdl10-410-310-210-1100101102103104105-75-50-250Frequency (Hz)thetaR1R3CPE3ElementFreedomValueErrorError %R1Fixed(X)10N/AN/AR3Fixed(X)1000N/AN/ACPE3-TFixed(X)0.0001N/AN/ACPE3-PFi

34、xed(X)0.9N/AN/AData File:Circuit Model File:D:2014研 究 -活 动 -发 展 Ametek报 告 20140522Ametek报 告 Demo RC1.mdlMode: Run Simulation / Freq. Range (0.0005 - 100000)Maximum Iterations:100Optimization Iterations:0Type of Fitting: ComplexType of Weighting: Calc-Modulus电荷转移过程050100150-150-100-500ZZr(crw)demo1.m

35、dlR1CPE1R2W1ElementFreedomValueErrorError %R1Fixed(X)10N/AN/ACPE1-TFixed(X)0.0004N/AN/ACPE1-PFixed(X)0.8N/AN/AR2Fixed(X)20N/AN/AW1-RFixed(X)100N/AN/AW1-TFixed(X)0.5N/AN/AW1-PFixed(X)0.5N/AN/AData File:Circuit Model File:D:2014研 究 -活 动 -发 展 Ametek报 告 20140522Ametek报 告 Demo RCRW1.mdlMode: Run Simulati

36、on / Freq. Range (0.0005 - 100000)Maximum Iterations:100Optimization Iterations:0Type of Fitting: ComplexType of Weighting: Calc-Modulus10-410-310-210-1100101102103104105101102103Frequency (Hz)|Z|r(crw)demo1.mdl10-410-310-210-1100101102103104105-40-30-20-100Frequency (Hz)theta有限分散过程0100020003000-300

37、0-2000-10000ZZr(crw)demo2.mdl10-410-310-210-1100101102103104105101102103104Frequency (Hz)|Z|r(crw)demo2.mdl10-410-310-210-1100101102103104105-75-50-250Frequency (Hz)theta半无限分散过程R1CPE1R2W1ElementFreedomValueErrorError %R1Fixed(X)10N/AN/ACPE1-TFixed(X)0.0004N/AN/ACPE1-PFixed(X)0.8N/AN/AR2Fixed(X)1000N

38、/AN/AW1-RFixed(X)100N/AN/AW1-TFixed(X)0.5N/AN/AW1-PFixed(X)0.25N/AN/AData File:Circuit Model File:D:2014研 究 -活 动 -发 展 Ametek报 告 20140522Ametek报 告 Demo RCRW2.mdlMode: Run Simulation / Freq. Range (0.0005 - 100000)Maximum Iterations:100Optimization Iterations:0Type of Fitting: ComplexType of Weighting

39、: Calc-Modulus10-310-210-1100101102103104105101102103104Frequency (Hz)|Z|r(c(rc)(rc)demo1.mdl10-310-210-1100101102103104105-75-50-250Frequency (Hz)theta10-310-210-1100101102103104105101102103104105106Frequency (Hz)|Z|r(cr(rc)demo2.mdl10-310-210-1100101102103104105-75-50-250Frequency (Hz)theta1015202

40、5-10-505ZZr(cr(rl)demo1.mdl10-410-310-210-1100101102103104105101102Frequency (Hz)|Z|r(cr(rl)demo1.mdl10-410-310-210-1100101102103104105-30-20-10010Frequency (Hz)thetaR1CPE1R3R2L1ElementFreedomValueErrorError %R1Fixed(X)10N/AN/ACPE1-TFixed(X)0.0001N/AN/ACPE1-PFixed(X)0.8N/AN/AR3Fixed(X)1000N/AN/AR2Fi

41、xed(X)8N/AN/AL1Fixed(X)0.0025N/AN/AData File:Circuit Model File:D:2014研 究 -活 动 -发 展 Ametek报 告 20140522Ametek报 告 r(cr(rl)demo1.mdlMode: Run Simulation / Freq. Range (0.0005 - 100000)Maximum Iterations:100Optimization Iterations:0Type of Fitting: ComplexType of Weighting: Calc-Modulus1015202530-15-10-

42、505ZZr(cr(rl)demo2.mdl10-410-310-210-1100101102103104105101102Frequency (Hz)|Z|r(cr(rl)demo2.mdl10-410-310-210-1100101102103104105-30-20-10010Frequency (Hz)thetaR1CPE1R3R2L1ElementFreedomValueErrorError %R1Fixed(X)10N/AN/ACPE1-TFixed(X)0.00019N/AN/ACPE1-PFixed(X)0.7N/AN/AR3Fixed(X)1500N/AN/AR2Fixed(

43、X)15N/AN/AL1Fixed(X)0.0055N/AN/AData File:FitResultCircuit Model File:D:2014研 究 -活 动 -发 展 Ametek报 告 20140522Ametek报 告 r(cr(rl)demo1.mdlMode: Run Simulation / Freq. Range (0.01 - 100000)Maximum Iterations:100Optimization Iterations:0Type of Fitting: ComplexType of Weighting: Calc-Modulus050010001500-

44、1500-1000-5000ZZr(cr(rc)demo1.mdl10-310-210-1100101102103104105101102103104Frequency (Hz)|Z|r(cr(rc)demo1.mdl10-310-210-1100101102103104105-75-50-250Frequency (Hz)theta吸附过程3吸附过程吸附过程1取决于取决于 ad相对值相对值吸附过程2R1CPE1R3CPE2R2ElementFreedomValueErrorError %R1Fixed(X)10N/AN/ACPE1-TFixed(X)0.0002N/AN/ACPE1-PFix

45、ed(X)0.8N/AN/AR3Fixed(X)1000N/AN/ACPE2-TFixed(X)0.02N/AN/ACPE2-PFixed(X)0.8N/AN/AR2Fixed(X)300N/AN/AData File:FitResultCircuit Model File:D:2014研 究 -活 动 -发 展 Ametek报 告 20140522Ametek报 告 r(cr(rl)demo1.mdlMode: Run Simulation / Freq. Range (0.001 - 100000)Maximum Iterations:100Optimization Iterations:

46、0Type of Fitting: ComplexType of Weighting: Calc-Modulus050000100000150000-150000-100000-500000ZZr(cr(rc)demo2.mdl有机涂层体系R1CPE1R3CPE2R2ElementFreedomValueErrorError %R1Fixed(X)10N/AN/ACPE1-TFixed(X)1E-06N/AN/ACPE1-PFixed(X)0.8N/AN/AR3Fixed(X)10000N/AN/ACPE2-TFixed(X)1E-05N/AN/ACPE2-PFixed(X)0.8N/AN/A

47、R2Fixed(X)1.3E05N/AN/AData File:FitResultCircuit Model File:D:2014研 究 -活 动 -发 展 Ametek报 告 20140522Ametek报 告 r(cr(rl)demo1.mdlMode: Run Simulation / Freq. Range (0.001 - 100000)Maximum Iterations:100Optimization Iterations:0Type of Fitting: ComplexType of Weighting: Calc-Modulus025005000750010000-100

48、00-7500-5000-25000ZZr(c(rc)(rc)demo1.mdl富锌涂层体系R1CPE1R3CPE2R2CPE3ElementFreedomValueErrorError %R1Fixed(X)10N/AN/ACPE1-TFixed(X)1E-06N/AN/ACPE1-PFixed(X)0.8N/AN/AR3Fixed(X)9000N/AN/ACPE2-TFixed(X)0.001N/AN/ACPE2-PFixed(X)0.8N/AN/AR2Fixed(X)1000N/AN/ACPE3-TFixed(X)0.0001N/AN/ACPE3-PFixed(X)0.8N/AN/ADa

49、ta File:FitResultCircuit Model File:D:2014研 究 -活 动 -发 展 Ametek报 告 20140522Ametek报 告 r(cr(rl)demo1.mdlMode: Run Simulation / Freq. Range (0.001 - 100000)Maximum Iterations:100Optimization Iterations:0Type of Fitting: ComplexType of Weighting: Calc-ModuluslCdl位置：在严密双电层区域，与金属相衔接；lRt、Rp位置：在严密双电层区域，与金属相衔

50、接;lW分散过程：一定位于本体溶液和双电层之间；l完好涂层：呈现高电阻；l腐蚀产物膜：等效元件取决于膜致密性和组成构造；l渗水涂层和多孔腐蚀产物层：电阻本质为孔隙溶液导电机制；l单一多个属性元件：应具有一样的双端衔接点；l电抗元件构造合理性检验：频率外推法。01000200030004000-4000-3000-2000-10000ZZrw(cper)：data.zR1W1R2CPE1ElementFreedomValueErrorError %R1Fixed(X)10N/AN/AW1-RFixed(X)10000N/AN/AW1-TFixed(X)10000N/AN/AW1-PFixed(X

51、)0.5N/AN/AR2Fixed(X)1000N/AN/ACPE1-TFixed(X)0.0001N/AN/ACPE1-PFixed(X)0.9N/AN/AData File:Circuit Model File:Mode: Run Simulation / Freq. Range (0.0001 - 1000000)Maximum Iterations:100Optimization Iterations:0Type of Fitting: ComplexType of Weighting: Calc-Modulus6. 溶液/膜/金属体系电化学阻抗呼应特征腐蚀电化学研讨中涉及多种膜过程。

52、膜添加了金属腐蚀电化学研讨中涉及多种膜过程。膜添加了金属- -溶液间的相及相界面，必然影响溶液溶液间的相及相界面，必然影响溶液- -金属间金属间电荷流动过程以及腐蚀电化学过程。其作用取决于膜导电性能、致密性、结合力、化学组成等要素电荷流动过程以及腐蚀电化学过程。其作用取决于膜导电性能、致密性、结合力、化学组成等要素。膜元件在电化学过程中的位置和作用：膜元件在电化学过程中的位置和作用：电极过程模拟等效电路模型属本体溶液和金属电极二端网络构造。本体溶液和金属电极之间存电极过程模拟等效电路模型属本体溶液和金属电极二端网络构造。本体溶液和金属电极之间存在多个串联串行和并行的基元电极反响，它们之间的组合

53、不仅要遵守电路规律，也要遵守电化学过在多个串联串行和并行的基元电极反响，它们之间的组合不仅要遵守电路规律，也要遵守电化学过程的规律。程的规律。根本电极过程的构造为根本电极过程的构造为Rsol(RctCdl)Rsol(RctCdl)。膜过程只能处于。膜过程只能处于Rsol(RctCdl)Rsol(RctCdl)之间，不能超越这一范围之间，不能超越这一范围。这是建立复杂电极过程等效电路模型的根本原那么。这是建立复杂电极过程等效电路模型的根本原那么。金属外表膜的存在添加了电极过程的阻力，必然会反映在膜的阻抗呼应中。分析膜的阻抗呼应金属外表膜的存在添加了电极过程的阻力，必然会反映在膜的阻抗呼应中。分析

54、膜的阻抗呼应，建立膜过程等效电路模型有助于获知膜的构造和物理化学性质，以及膜在腐蚀电化学过程中的作，建立膜过程等效电路模型有助于获知膜的构造和物理化学性质，以及膜在腐蚀电化学过程中的作用。用。膜元件导电性质：膜元件导电性质：膜的导电性能决议了膜的阻抗大小及其模拟等效电路的方式。假设电导高，相应组件阻抗呼应膜的导电性能决议了膜的阻抗大小及其模拟等效电路的方式。假设电导高，相应组件阻抗呼应低，有能够在测试的电化学阻抗谱中不会出现膜的呼应，相应的等效电路模型中也不会相应的组件低，有能够在测试的电化学阻抗谱中不会出现膜的呼应，相应的等效电路模型中也不会相应的组件。假设电导低，相应组件的阻抗呼应高，能够

55、会在阻抗谱中占据主要部分，甚至独一部分。如，完。假设电导低，相应组件的阻抗呼应高，能够会在阻抗谱中占据主要部分，甚至独一部分。如，完好钝化膜和完好有机涂层膜的宏大直径部分圆弧呼应掩盖了其他电极过程。这些特征在等效电路建好钝化膜和完好有机涂层膜的宏大直径部分圆弧呼应掩盖了其他电极过程。这些特征在等效电路建模时需求思索适宜的构造。模时需求思索适宜的构造。膜元件界面反响：膜元件界面反响：膜可以分为导电膜、绝缘膜和半导体膜和水性膜。从导电机制来说可以分为电子导电、离子导膜可以分为导电膜、绝缘膜和半导体膜和水性膜。从导电机制来说可以分为电子导电、离子导电和半导体导电。在电化学体系中，本体溶液和金属电极之

56、间的电流虽然坚持不变，但电荷流动方电和半导体导电。在电化学体系中，本体溶液和金属电极之间的电流虽然坚持不变，但电荷流动方式随相衔接相资料变化而不同的。溶液相电流是水合离子电流，金属相电流是电子电流。假设不同式随相衔接相资料变化而不同的。溶液相电流是水合离子电流，金属相电流是电子电流。假设不同相内电荷流动方式不同，那么在相界面区必然会发生载流子构造转换，甚至出现剩余电荷和双电层相内电荷流动方式不同，那么在相界面区必然会发生载流子构造转换，甚至出现剩余电荷和双电层。模拟等效电路模型应该反映这些电极过程中出现的电荷流动方式的变化。模拟等效电路模型应该反映这些电极过程中出现的电荷流动方式的变化。膜元件

57、构造均匀性：膜元件构造均匀性：电极过程随金属外表，膜外表和溶液环境也呈现不均匀分布景象。常规电化学丈量获得的阻抗电极过程随金属外表，膜外表和溶液环境也呈现不均匀分布景象。常规电化学丈量获得的阻抗数据是整个体系的平均值，等效电路也仅仅是模拟主要的电极过程。部分电极过程能否会出如今电数据是整个体系的平均值，等效电路也仅仅是模拟主要的电极过程。部分电极过程能否会出如今电化学阻抗呼应中取决于部分过程和整体过程的强弱比较。化学阻抗呼应中取决于部分过程和整体过程的强弱比较。有机涂层膜：完好膜/劣化膜/破损膜；导电本质是孔隙溶液导电；腐蚀产物膜：取决于孔隙率和膜导电性质；金属氧化物导电性取决于其缺陷和掺杂，

58、属于半导体导电；钝化膜：半导体导电化学转化膜：绝缘膜/孔隙膜化学修饰膜 ：膜的化学组成与构造微生物膜：95%含水量，溶液离子导电；缓蚀剂膜：膜的化学组成与构造防锈油膜：致密膜绝缘，疏松膜溶液导电；防污膜：膜的化学组成与构造导电高分子膜：导电机制；膜的演化过程：多种导电机制平行和转换。腐蚀产物膜、氧化膜、化学转化膜、化学修饰膜本身的导电性能取决于其晶体构造。腐蚀产物膜、氧化膜、化学转化膜、化学修饰膜本身的导电性能取决于其晶体构造。金属氧化物普通都是离子型晶体。假设离子晶体不含有任何缺陷，比如不含有任何杂质原子，金属氧化物普通都是离子型晶体。假设离子晶体不含有任何缺陷，比如不含有任何杂质原子，本身

59、没有偏离化学平衡计量比，按照严厉的周期性陈列的话那一定是不导电的。但某些金本身没有偏离化学平衡计量比，按照严厉的周期性陈列的话那一定是不导电的。但某些金属氧化物在常温下也是导电的。金属氧化物的导电机理与其晶格缺陷有关。导电玻璃中的属氧化物在常温下也是导电的。金属氧化物的导电机理与其晶格缺陷有关。导电玻璃中的SnO2存在晶格氧缺位，其导电性质介于半导体和常规导体之间。复合金属氧化物，不仅可存在晶格氧缺位，其导电性质介于半导体和常规导体之间。复合金属氧化物，不仅可以有好的导电性质，有的甚至是超导体，如以有好的导电性质，有的甚至是超导体，如YBaCuO“高温超导体等。高温超导体等。金属氧化物导电机制

60、有以下两种：金属氧化物导电机制有以下两种：1金属氧化物本身含有某种缺陷，比如金属氧化物本身含有某种缺陷，比如ZnO、TiO2等，会随着外界气氛、温度改动晶格中的等，会随着外界气氛、温度改动晶格中的氧的含量。复原性气氛和高温会使得晶格中的氧缺失，产生氧空位，从而部分表现出正电氧的含量。复原性气氛和高温会使得晶格中的氧缺失，产生氧空位，从而部分表现出正电荷区域，这些正电荷区域在电场作用下的挪动就构成的电流，表现出一定的本征导电才干荷区域，这些正电荷区域在电场作用下的挪动就构成的电流，表现出一定的本征导电才干。但是，这些本征缺陷浓度普通都很低，而且迁移率不高，对电流的奉献较小。但是，这些本征缺陷浓度