电化学工作站伏安测试技术研究与实现

发布时间：2017-04-20 00:09

  本文关键词：电化学工作站伏安测试技术研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：电化学测试分析方法在金属的腐蚀研究以及电池参数的检测上起着重要的作用,而已有的测试分析仪器对电化学测试分析还很不全面,选择性比较差。本论文通过对以上问题的研究探索,依托于“973”项目子课题“电池安全性检测技术研究”,对电化学伏安测试分析技术进行研究,在电化学工作站中,设计一套软件测试与分析系统,实现伏安方式下的各种测试方法,并完成伏安测试下的数据处理分析,对电化学反应中的参数进行提取。本论文完成的主要内容有:1、针对稳态测试中金属腐蚀过程的腐蚀电流以及相关电化学参数的提取,采用了处理腐蚀金属稳态极化曲线的方式。对稳态极化曲线的处理采用了三种方法:Tafel直线外推法,在强极化区对极化曲线方程式进行转化变换求对数方法得Tafel关系式;弱极化区非线性拟合法,在弱极化区对极化曲线方程式进行改写并通过非线性最小二乘法拟合提取参数;线性极化法,在线性极化区采用级数展开略高次项,得到此区间极化曲线可近似为直线并得到直线关系式。2、针对暂态测试中在不同的测试条件下响应不同,通过控制测试条件形成了不同的电化学伏安测试方法,分为控制电流法和控制电压法两个方面来测试分析提取电化学参数。根据这两种方法反应过程中电化学物质传递过程不同,有电化学控制体系以及扩散控制体系,针对这两种控制体系,分别采用等效电路法和扩散方程求解法来提取参数。对电化学控制体系,提取电化学模型即等效电路,结合不同激励下的响应曲线和响应函数,采用非线性最小二乘法提取等效电路的参数。对扩散控制体系对扩散方程求解,得到电极电位的响应函数,利用非线性最小二乘算法提取电化学参数。根据普适可逆波方程,采用正交多项式判断体系可逆特征。已有测试分析平台在金属腐蚀分析中主要是利用Tafel分析来计算腐蚀参数,其对数据范围要求较宽,有很大的局限性,本论文采用了三种分析方法,用户可以根据需要选择合适的数据段进行分析,准确的计算各腐蚀参数。在暂态中采用不同的测试方法从时域角度全面的分析等效电路模型参数。伏安测试技术在研究的基础上,已将其功能集成于电化学软件设计系统中,并结合硬件平台对各种伏安方法进行全面测试与分析,测试结果准确、可靠,满足设计要求。
【关键词】：伏安测试技术 电化学参数 稳态 暂态
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH832
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 选题依据及研究意义10-11
• 1.1.1 选题依据10
• 1.1.2 研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.2.1 电化学测试技术研究现状11-12
• 1.2.2 伏安测试技术的发展现状12-13
• 1.3 本课题研究的内容及结构安排13-15
• 第二章 电化学工作站伏安测试技术总体设计15-26
• 2.1 电化学工作站总体结构15-16
• 2.2 电化学工作站伏安测试技术需求分析16
• 2.3 电化学工作站伏安测试技术设计目标16-19
• 2.4 电化学工作站伏安测试技术总体设计19-21
• 2.4.1 电化学工作站伏安测试技术软件系统层次构架19
• 2.4.2 电化学工作站伏安测试技术系统总体工作流19-20
• 2.4.3 电化学工作站伏安测试技术模块方案设计20-21
• 2.5 电化学工作站伏安测试理论基础21-24
• 2.5.1 电极过程与控制步骤21-22
• 2.5.2 电极反应的动力学方程式22-23
• 2.5.3 腐蚀金属电极的极化曲线方程23-24
• 2.6 本章小结24-26
• 第三章 电化学工作站稳态伏安测试技术研究与实现26-48
• 3.1 稳态伏安测试技术总体设计26-27
• 3.2 稳态测试方法的研究与实现27-29
• 3.3 基于Tafel直线外推法的研究与实现29-34
• 3.3.1 基于Tafel直线外推法的研究29-33
• 3.3.2 基于Tafel直线外推法的实现33-34
• 3.4 基于弱极化区非线性拟合法的研究与实现34-39
• 3.4.1 基于弱极化区非线性拟合法的研究34-38
• 3.4.2 基于弱极化区非线性拟合法的实现38-39
• 3.5 基于线性极化法的研究39-42
• 3.5.1 基于线性极化法的研究39-42
• 3.5.2 基于线性极化法的实现42
• 3.6 稳态测试技术仿真比较与整体实现42-47
• 3.6.1 稳态分析提取参数的仿真比较42-45
• 3.6.2 稳态测试技术的整体软件实现45-47
• 3.7 本章小结47-48
• 第四章 电化学工作站暂态伏安测试技术研究与实现48-77
• 4.1 暂态伏安测试技术总体设计48-49
• 4.2 暂态过程理论基础49-52
• 4.2.1 电化学控制体系下等效电路模型分析49-51
• 4.2.2 扩散控制下扩散方程分析51-52
• 4.3 基于控制电流法的研究与实现52-64
• 4.3.1 基于控制电流法的研究52-59
• 4.3.2 基于控制电流法的实现59-64
• 4.4 基于控制电压法的研究与实现64-76
• 4.4.1 基于控制电压法的研究64-69
• 4.4.2 基于控制电压法的实现69-76
• 4.5 本章小结76-77
• 第五章 电化学工作站伏安技术测试与分析77-92
• 5.1 伏安技术测试平台搭建77-79
• 5.2 测试体系与测试工具79-81
• 5.3 稳态伏安测试技术的测试验证与分析81-85
• 5.4 暂态伏安测试技术的测试验证与分析85-91
• 5.5 本章小结91-92
• 第六章 总结与展望92-93
• 6.1 工作总结92
• 6.2 工作展望92-93
• 致谢93-94
• 参考文献94-96

【共引文献】

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本文编号：317465