恆電位儀介紹大全 (III)
恆電位儀的歷史背景
第一個恆電位實驗方法
1903 年,由 F. G. Cottrell 使用於檢驗質量傳輸方程式,
實驗內容包含測量電流:以電化學治具連接與電流檢測器串聯的電池,
在當時,即便是進行簡單實驗,也無法確定電路中工作電極接口的電位差。
1942 年
萊斯特大學電化學家 Hickling,研發大家所熟知的三電極恆電位儀理論。
假設電解過程由電極電位控制,且電極電位只能透過改變溫度、電流密度、電極材料間接控制,
Hickling 在實驗系統中增加第三個電極,進而發現可自動控制電位的方法,
理論概念為利用電位計產生的電壓,比較工作電極與參考電極間的電位差,
其原理發想來自於前一篇提及的負反饋循環。
Hickling 研發的恆電位儀,同時也是世界上第一個可使用負反饋循環電路進行測量的電化學設備。
1956 年
電化學家 Prazak 使用「恆電位儀 (Potentiostat)」一字定義 Hickling 的電化學儀器,恆電位儀正式誕生。
另一位貢獻者
Hans Wenking 研發新型電子器具,
解決 1950、1960 年代電化學家所遇到的眾多難題,相關器具現今仍有在使用。
1970 年代以後
負反饋法已透過控制擴大器在電化學實驗中備受重視。
電化學阻抗譜 (Electrochemical Impedance Spectroscopy, EIS),
已成為定義電化學系統的主要工具。
恆電位儀技術正在蓬勃發展,在功能、性能、精準度方面都有顯著的進步,
但在設計恆電位儀時,還是無法解決歐姆壓降的問題。
電化學儀器已從簡單的電位量測器,逐漸發展成現今的多功能恆電位儀(有兩大操作模式),
設備也變得更容易操作,功能也隨之越來越強。
1991 年 MacPile 問世
- MacPile – 第一台可由多通道計算機控制的恆電位儀,
在兩位法國研究人員 Yves Chabre 和 Christian Mouget 的積極開發下問世,
可說是影響現今恆電位儀生產的關鍵要素。
圖 5:世界上第一台多通道可控制恆電位儀的電腦
於 1911 年 發行的 The Mac Pile
恆電位儀實驗應用:該如何使用於學術研究、產業研發
哪一類型的產業、實驗應用最適合使用恆電位儀
恆電位儀是科學界、工業材料界的重要分析工具,
在各大種類都有廣泛的應用,例如:能量貯存與轉換、電化學、材料分析、生命科學等。
下圖 6 為恆電位儀的大致應用:
圖 6:恆電位儀在各產業領域的應用
資料來源:BioLogic Learning Center – What is a potentiostat and its use in Science & Industry (Electrochemistry Basics Series)
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