طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی

طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (به انگلیسی: Electrochemical Impedance Spectroscopy، EIS) یکی از روش‌های بررسی سرعت خوردگی است. اساس کار این روش اندازه‌گیری امپدانس جریان متناوب در دامنه‌ای از فرکانس است.

روش کار

چند شیوه برای انجام این آزمون وجود دارد.

پتناسیل ثابت در این روش پتانسیل کوچکی به صورت متغیر با زمان در حدود مقدار E_corr به نمونه اعمال شده و I_ex اندازه‌گیری شده و امپدانس سیستم و زاویه فاز امپدانس تعیین می‌شود. این کمیت‌ها در ارتباط با فرایندهای الکتروشیمیایی، شیمیایی و فیزیکی پیل تفسیر می‌شوند.

بسامد ثابت در این روش بسامد ثابتی انتخاب میشود و پتانسیل روبش میکند.

گالوانی در این آزمایش جریان ثابتی انتخاب میشود و بسامد تغییر میکند.

تاریخچه

واربورگ اولین کسی بود که مفهوم امپدانس را به سیستم‌های الکتروشیمیایی توسعه داد. اما Epelboin و همکارانشان برای اولین بار در دهه ۱۹۶۰ میلادی آنالیز سیستم دینامیک مدرن را معرفی کردند. مانسفلد و کندیگ اولین کسانی بودند که اصطلاح «طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی» را در مقالهٔ خود بکار بردند.

شیوه های نمایش نتایج

دو نوع مرسوم شیوه نمایش نتایج Z , 'Z نسبت به هم و شیوه نمایش بُد است.

کاربردها

از کاربردهای طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

خوردگی

تعیین سرعت، بررسی پوشش‌ها و ممانعت‌کننده‌ها و بررسی لایهٔ پسیو

پیل‌ها

مقدار شارژ، انتخاب مواد و طراحی الکترود

پوشش‌دهی الکتریکی

فرمول حمام پوشش، پیش‌عملیات سطحی، مکانیزم پوشش‌دهی و بررسی خصوصیات رسوب

نیمه‌رساناها

بررسی خصوصیات فتوولتائیک و توزیع دوپانت‌ها

جستارهای وابسته

منابع

↑ E.E. Stanbury and R.A. Buchanan, Fundamentals of Electrochemical Corrosion, Materials Park, OH, ASM International, 2000.
↑ Warburg
↑ Digby D. Macdonald, Reflections on the history of electrochemical impedance spectroscopy, Electrochimica Acta, 51, 1376-1388, 2006. doi:10.1016/j.electacta.2005.02.107
↑ I. Epelboin, C. Gabrielli and M. Keddam, Non-steady state technique in Comprehensive Treatise of Electrochemistry (E. Yeager, J.O'M. Bockris, B.E. Conway and S. Sarangapani, eds.) Vol. 9, p 62. , Plenum Press, New York, 1984.
↑ F. Mansfeld, M. W. Kendig, Electrochemical Impedance Spectroscopy of protective coatings, Werkstoffe und Korrosion, 36 473 - 483, 1985. doi:10.1002/maco.19850361102
↑ Mansfeld, F. , Recording and Analysis of AC Impedance Data for Corrosion Studies: 1. Background and Methods for Analysis, Corrosion, 37, 301-307, 1981.
↑ Mansfeld, F. ; Kendig, M. W. ; Tsai, S. Recording and Analysis of AC Impedance Data for Corrosion Studies: 1. Experimental Approach and Results, Corrosion, 38, 570-580, 1982.
↑ Cahan, B. D. ; Chen, C. T. Me Nature of the Passive Film on Iron: II. Impedance Studies, J. Electrochem. Soc. , 129, 474-480, 1982.
↑ Casson, P. ; Hampson, N. A. ; Willors, M. J. Fundamentals of Lead-Acid Cells: Part VII. The A. C. Response of Lead Dioxide Electrodes in Sulfuric Acid, J. Electroanal. Chern. , 97, 21- 32, 1979.
↑ McBreen, J. et al. Zinc Electrode Morphology in Alkaline Solutions: 11. Study of Alternating Charging Current Modulation on Pasted Zinc Battery Electrodes, J. Electrochem. Soc. , 130, 1641-1645, 1983.
↑ Epelboin, I. ; Joussellin, M. ; WiarL R. Impedance Measurements for Nickel Deposibon in Sulfate and Chloride Electrolytes, J. Appi. Electrochem. , 119, 61, 1981.
↑ Franceschetti, D. R. ; Macdonald, J. R. Small -Signal A-C Response Theory for Electrochromic Thin Films, J. Electrochem. Soc. , 129, 1754-1756, 1982.
↑ Etman, M. ; Koehler, C. ; Parsons, R. A Pulse Method for the Study of the Semiconductor-Electrolyte Interface, J. Electroanal. Chem. , 130, 57-67, 1981.
↑ Weber, M. F. ; Schumacher, L. C. ; Dignam, M. J. Effect of Hydrogen on the Dielectric and Photoelectrochemical Properties of Sputtered TiO2 Films, J. Electrochem. Soc. , 129, 2022-2028, 1982.

منابعی برای مطالعه بیشتر

Mark E. Orazem, Bernard Tribollet, Electrochemical Impedance Spectroscopy, Wiley-Interscience, 2008. ISBN 0-470-04140-4

[1] E.E. Stanbury and R.A. Buchanan, Fundamentals of Electrochemical Corrosion, Materials Park, OH, ASM International, 2000.

[2] Warburg

[3] Digby D. Macdonald, Reflections on the history of electrochemical impedance spectroscopy, Electrochimica Acta, 51, 1376-1388, 2006. doi:10.1016/j.electacta.2005.02.107

[4] I. Epelboin, C. Gabrielli and M. Keddam, Non-steady state technique in Comprehensive Treatise of Electrochemistry (E. Yeager, J.O'M. Bockris, B.E. Conway and S. Sarangapani, eds.) Vol. 9, p 62. , Plenum Press, New York, 1984.

[5] F. Mansfeld, M. W. Kendig, Electrochemical Impedance Spectroscopy of protective coatings, Werkstoffe und Korrosion, 36 473 - 483, 1985. doi:10.1002/maco.19850361102

[6] Mansfeld, F. , Recording and Analysis of AC Impedance Data for Corrosion Studies: 1. Background and Methods for Analysis, Corrosion, 37, 301-307, 1981.

[7] Mansfeld, F. ; Kendig, M. W. ; Tsai, S. Recording and Analysis of AC Impedance Data for Corrosion Studies: 1. Experimental Approach and Results, Corrosion, 38, 570-580, 1982.

[8] Cahan, B. D. ; Chen, C. T. Me Nature of the Passive Film on Iron: II. Impedance Studies, J. Electrochem. Soc. , 129, 474-480, 1982.

[9] Casson, P. ; Hampson, N. A. ; Willors, M. J. Fundamentals of Lead-Acid Cells: Part VII. The A. C. Response of Lead Dioxide Electrodes in Sulfuric Acid, J. Electroanal. Chern. , 97, 21- 32, 1979.

[10] McBreen, J. et al. Zinc Electrode Morphology in Alkaline Solutions: 11. Study of Alternating Charging Current Modulation on Pasted Zinc Battery Electrodes, J. Electrochem. Soc. , 130, 1641-1645, 1983.

[11] Epelboin, I. ; Joussellin, M. ; WiarL R. Impedance Measurements for Nickel Deposibon in Sulfate and Chloride Electrolytes, J. Appi. Electrochem. , 119, 61, 1981.

[12] Franceschetti, D. R. ; Macdonald, J. R. Small -Signal A-C Response Theory for Electrochromic Thin Films, J. Electrochem. Soc. , 129, 1754-1756, 1982.

[13] Etman, M. ; Koehler, C. ; Parsons, R. A Pulse Method for the Study of the Semiconductor-Electrolyte Interface, J. Electroanal. Chem. , 130, 57-67, 1981.

[14] Weber, M. F. ; Schumacher, L. C. ; Dignam, M. J. Effect of Hydrogen on the Dielectric and Photoelectrochemical Properties of Sputtered TiO2 Films, J. Electrochem. Soc. , 129, 2022-2028, 1982.