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確定循環(huán)伏安法中的起始電位
循環(huán)伏安法的發(fā)作電位是什么？
循環(huán)伏安法是一項重要的電化學實驗，與線性伏安法有關(guān)。標準電化學電池包含三個電極（工作電極，對電極和參比電極），盡管兩電極和四電極在不同的實驗中很常見。在三電極電池中，可以調(diào)節(jié)在參考電極和工作電極之間施加的電壓以定義零電壓，這使電池處于平衡狀態(tài)并抑制了任何電化學反應。當工作電極和對電極（或工作電極和參比電極）之間的電壓發(fā)生變化時，您可以開始驅(qū)動電池的電化學反應。
在這里，循環(huán)伏安法的啟動電位變得很重要。當工作電極上的電壓開始增加時，電流開始少量增加。最終，一旦電壓超過某個閾值，工作電極上測得的電流就會大幅增加。該閾值電壓（在參考電極和工作電極之間測量）是循環(huán)伏安法中的起始電位。
該電勢表明何時施加的電勢克服了三電極電池中電化學反應的活化能。換句話說，在該特定施加電壓下以更高的速率驅(qū)動電化學反應。下圖顯示了循環(huán)伏安圖，其中電壓從左向右掃描。
上圖顯示了典型的循環(huán)伏安圖，其中電壓是來回掃描的。從電流隨著電壓增加而上升，可以確定循環(huán)伏安法中的起始電位。如下圖所示。在這里，我們可以將電流插值回零。切線與初始電流相交的點可以作為起始電位。
除了插值法外，還有一些其他方法可以根據(jù)伏安圖確定起始電位。發(fā)作電位還可以如下量化：
正向電流超過或改變一定量的點
電流曲線上的切線呈45度斜率的電壓
這兩種其他方法將對循環(huán)伏安法中的起始電位給出非常相似的估計。下面的第二種方法不太常見，因為它會低估由插值確定的起始電壓。
多個反應峰
伏安圖中的每個峰對應于系統(tǒng)中每個電極的還原或氧化電位。該正電流峰值是陰極電位，它告訴您何時完全還原了陰極（工作電極）上的物質(zhì)。在另一個方向上掃描，負電流峰為陽極電位，它告訴您陰極處的物質(zhì)何時被完全氧化。
當掃描電壓升高到足夠高的水平時，您會發(fā)現(xiàn)電化學電池中的電流達到峰值，然后在超過特定電勢時又回落至零。在此峰值電勢下，對于擴散為主的電化學電池，擴散梯度主要決定了反應速率，因此反應速率降低了，因為擴散梯度不再向電極提供足夠的反應物。隨著掃描的繼續(xù)，擴散梯度將隨著擴散層厚度的增加而減小。這對擴散主導的單元中的進一步電流形成了障礙。
某些循環(huán)伏安圖將包含多個峰，分別對應于伏安法掃描過程中不同的反應主導的動力學或副反應。一些示例如下所示。注意，僅針對遇到的第一個峰充分定義了起始電位。第二個峰的起始電位的一個很好的類似物可能是一個拐點（下面以紅色顯示）
一旦確定了循環(huán)伏安掃描中的起始電位，并確定了其穩(wěn)定性，便會知道在系統(tǒng)中應用該電位來驅(qū)動或抑制可逆的電化學反應。根據(jù)電化學系統(tǒng)如何利用這些不同的反應，您需要設(shè)計一個帶有測量反饋的調(diào)節(jié)器系統(tǒng)，以控制反應動力學。具有PID控制回路的簡單反饋回路可輕松用于此類測量，并可在工業(yè)系統(tǒng)中常用的PLC中實現(xiàn)。