電気化学分析

電気化学分析は、電気刺激を使用してサンプル表面または溶液の化学反応性を分析する技術の集まりです。 酸化および還元反応速度は、電解質に浸された電極に接続されたポテンシオスタットによって制御および測定されます。 電気化学分析は、たとえば腐食、すなわち環境との反応による材料の劣化の研究に使用されます。 テスト条件(温度、電解質の組成、酸素の排除など)を変更して、特定の環境における腐食メカニズムの洞察を得ることができます。 電気化学分析は、設計段階での材料選択、または動作中の故障メカニズムと寿命の予測に役立ちます。

電気化学的腐食の研究では、作用電極(WE)は調査対象の材料であり、制御された方法で酸化されます。 電荷バランスを維持するための補完的な反応は、通常は不活性の対電極(CE)(白金など)で行われます。 参照電極(RE)を使用して、WE表面に近い電位を制御します。 耐食性の測定にはさまざまな手法が使用されます。 定電位測定では、WEの電位は一定であり、電流は時間の関数として監視されます。 電位差測定では、通常、電位はゆっくりと上昇し、電圧の関数としての電流が測定されます。 腐食電位(電流がゼロの電位)の周りの電流-電圧曲線を適合させ(Tafel分析)、平衡状態の腐食速度を示します。 より高い電圧へのスキャンを使用して、パッシベーションとパッシベーションブレークダウンを決定できます。 サイクリックボルタンメトリー(CV)は電位差解析の特別な形式であり、電圧が繰り返し上下に振られます。

電気化学インピーダンス分光法(EIS)では、通常、広い周波数範囲(サブHzからMHz)にわたって、ゼロまたはゼロ以外のオフセット付近のAC電圧が印加されます。 EISは、誘電体膜のイオン伝導、固体化学反応、双極子緩和などの時間依存現象に関する情報を提供します。

電気化学分析の理想的な使用法

  • 特定の環境における材料の耐食性
  • 耐食性コーティングまたは不動態化の品質
  • 冷却水回路における腐食防止剤の効率

強み

  • 信頼性テストと比較して高速
  • 腐食速度に関する定量的で再現可能な情報と腐食メカニズムの分析

制限事項

  • 完全なデータの解釈には、多くの場合、追加情報が必要です(たとえば、表面分析または顕微鏡検査から)
  • サンプルのサイズと形状には制限があります。 多くの場合、完全な製品テストは不可能です。

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