本刊推荐 | 电化学测量中的欧姆电压降补偿问题

1  创新点

强调了准确的欧姆电压降补偿操作的重要性。针对补偿过程可能出现的各类问题进行了分析探讨并给出相应的解决方案。

2  选题依据

弄清电化学测量方法可能存在的问题并找到行之有效的消除方法，是研究者获得准确、可靠的实验数据的前提。在电化学测试中，溶液的欧姆电压降（iR_u）普遍存在,会导致工作电极的电极电势偏离预设值，通常需要进行适当的欧姆补偿来校正。然而，在实际操作中欧姆电压降补偿会受到诸多因素影响，致使所得实验结果与实际情形出现显著偏差，严重影响测量结果及基于这类数据对相关电化学过程的判断。为了保证测量数据有效性以及不同来源数据间具有可比性，亟待建立一套标准的欧姆电压降补偿工作流程。

3  研究方案

4  研究内容与数据

4.1 工作电极与参比电极Luggin毛细管末端距离对Ru的影响

图1 在0.1 M HClO4溶液中，CHI 760D恒电位仪测得R与多晶Pt电极和Luggin毛细管末端间距离的关系。

4.2 R_u的补偿百分比对实验结果的影响

图2 多晶Pt电极在 (a) 0.5 mol·L^-1H₂SO₄和 (b) 0.05 mol·L^-1H₂SO₄溶液中不同R补偿百分比下记录的氢析出i-E曲线，以及相应的tafel曲线(c, d)。

4.3 R_u测量方法的比较

表1 不同仪器及方法测得R_u的对比

4.4 电流灵敏度对测量结果的影响

图3 (a)Pt(111)和(b)多晶Pt电极在0.05 mol·L-1H₂SO₄溶液中，在不同灵敏度下进行欧姆电压降补偿后的氢析出i-E曲线。R由Autolab 302N测得，分别为189.0 Ω (a)与37.1 Ω (b)。

表2 不同灵敏度对应的可补偿的上限电阻值

4.5 不同仪器进行欧姆电压降补偿后所测实验结果的差异

图4 多晶Pt电极在(a) 0.5 mol·L^-1H₂SO₄与(b) 0.05 mol·L^-1H₂SO4溶液中的氢析出i-E曲线，分别由CHI 760E与Autolab 302N恒电位仪进行测量。R值由Autolab 302N恒电位仪测得，分别为5.2 Ω (a)与37.1 Ω (b)。

5  主要结论

1）在不影响工作电极表面的电流分布及扩散行为前提下，建议缩短工作电极与Luggin毛细管末端距离以降低R_u；

2）CHI恒电位仪自动补偿功能中的电势阶跃法测得R_u值可能偏低，建议使用交流阻抗法测量R_u，通过手动输入由仪器进行欧姆降补偿；

3）建议综合考虑补偿上限及电流范围再选择灵敏度，切勿选择上限电阻值低于待补偿电阻值的灵敏度；

4）R_u的补偿百分比对于补偿后反应动力学数据存在明显影响，建议在测试前先系统检测不同补偿百分比得到的数据可靠性；

5）注意不同恒电位仪进行表观相同的欧姆电压降补偿后的测量结果也可能存在差异。

6  作者简介

【第一作者】陈佳琦，女，1997年生，博士研究生。主要研究方向电催化。

【通讯作者】陈艳霞，女，1971年生，博士研究生导师。主要研究方向表面电化学、光谱电化学、电催化等。

7  关于本文

引用格式：

陈佳琦, 叶旭旭, 廖玲文, 韦臻, 许绵乐, 陈艳霞. 电化学测量中的欧姆电压降补偿问题[J]. 电化学, 2021, 27(3): 291-300.

Jia-Qi Chen, Xu-Xu Ye, Ling-Wen Liao, Zhen Wei, Mian-Le Xu, Yan-Xia Chen. Ohmic Drop Compensation in Electrochemical Measurement[J]. Journal of Electrochemistry, 2021, 27(3): 291-300.

DOI： 10.13208/j.electrochem.201257

http://electrochem.xmu.edu.cn/CN/10.13208/j.electrochem.201257

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