雙恒電位儀是電化學(xué)實(shí)驗(yàn)室專用測試設(shè)備,在常規(guī)恒電位儀基礎(chǔ)上增加一組獨(dú)立控制通道,可同時對兩個工作電極實(shí)施電位調(diào)控,多用于涉及雙工作電極體系的電化學(xué)研究,區(qū)別于單通道設(shè)備只能控制單個工作電極的局限,在部分特色電化學(xué)體系中不可替代。
1、基本工作原理。常規(guī)三電極體系包含工作電極、參比電極、對電極,依靠反饋回路穩(wěn)定工作電極相對于參比電極的電位。雙恒電位儀保留公共的參比電極與對電極,擁有兩套獨(dú)立的電位控制環(huán)路,兩路控制通道互不干擾,可以分別設(shè)定兩個工作電極的電位。持續(xù)采集兩路工作電極對應(yīng)的電流信號,實(shí)現(xiàn)同步監(jiān)測。整套控制邏輯依托負(fù)反饋調(diào)節(jié),當(dāng)電極電位出現(xiàn)偏移時,回路自動調(diào)整輸出,維持設(shè)定電位穩(wěn)定。
2、各通道與電極的作用。兩個獨(dú)立通道分別對應(yīng)第一工作電極、第二工作電極,二者電位可以設(shè)置成相同或者不同數(shù)值。參比電極用于提供穩(wěn)定的電位參考基準(zhǔn),不承擔(dān)電流通路;對電極作為輔助電極,承擔(dān)電流導(dǎo)通任務(wù)。兩個工作電極各自的電流單獨(dú)采集,不會相互混淆,這也是雙恒電位儀和簡單并聯(lián)單通道設(shè)備核心的差別,并聯(lián)方式無法獨(dú)立控電位,不能滿足這類測試要求。

3、電化學(xué)測試應(yīng)用。最常見的是旋轉(zhuǎn)環(huán)盤電極測試,盤電極和環(huán)電極分別接兩路工作通道,盤上生成的中間產(chǎn)物擴(kuò)散到環(huán)上,環(huán)電極設(shè)置合適電位捕獲中間體,以此解析反應(yīng)路徑、判斷中間產(chǎn)物種類。其次是雙電極同步監(jiān)測體系,比如兩個電極分別做修飾與空白對照,在同一電解液環(huán)境下同步開展對比測試,消除溶液、溫度等環(huán)境變量帶來的誤差。此外,還可用于雙陣列電極、腐蝕耦合電極、界面?zhèn)髻|(zhì)、電催化機(jī)理研究等場景。
4、使用注意要點(diǎn)。測試時電解液、參比、對電極共用,需要留意兩個工作電極之間的距離,避免電極之間直接形成短路回路,干擾電位控制。同時注意電流量程匹配,兩路電極產(chǎn)生的電流大小可能差異很大,要合理設(shè)置采集參數(shù)。該設(shè)備不能隨意替代普通單通道恒電位儀,簡單的CV、EIS等常規(guī)測試,使用單通道設(shè)備即可,避免資源浪費(fèi)。
總結(jié)
雙恒電位儀的核心,就是在共用參比電極與對電極的前提下,兩套獨(dú)立反饋通道分別控制兩個工作電極電位,同步采集兩路電流。它的優(yōu)勢不在于同時做多組互不相關(guān)的測試,而服務(wù)于同一電解體系內(nèi)、兩個電極存在物質(zhì)傳遞關(guān)聯(lián)的電化學(xué)實(shí)驗(yàn),代表應(yīng)用就是環(huán)盤電極測試。選型和實(shí)驗(yàn)設(shè)計時,要分清測試體系需求,區(qū)分雙恒電位和多臺恒電位儀的差異,正確接線、規(guī)避電極之間的相互干擾,才能準(zhǔn)確獲取反應(yīng)動力學(xué)、中間產(chǎn)物相關(guān)的電化學(xué)數(shù)據(jù)。