پتانسیواستات

در این مقاله بادستگاه پتانسیواستات و انواع آن آشنا می شویم و تفاوت حالت های پتانسیواستات گالوانواستات، قیمت دستگاه و کاربردهای potentiostat در تحقیقات دانشگاهی و صنعت را بررسی می کنیم.

دستگاه پتانسیواستات 

عملکرد اصلی یک پتانسیواستات کنترل پتانسیل و اندازه گیری جریان است.

پتانسیواستات سه الکترودی معمولی به الکترودهای:

•  کار،

•  مرجع

•  کمکی

غوطه ور در محلول آزمایش، متصل می شود.

این دستگاه:

1. پتانسیل الکترود کار را با توجه به الکترود مرجع کنترل می کند.

2. همزمان جریان بین الکترود کار و الکترود کمکی را اندازه گیری می کند.

توجه داشته باشید که مدارهای بازخورد داخلی پتانسیواستات از عبور همه جریان به جز یک جریان بسیار کم بین الکترودهای کار و مرجع جلوگیری می کند.

پتانسیواستات چهار الکترودی همه کاره تر امکان استفاده از دو الکترود فعال را فراهم می کند و به همین دلیل به عنوان دو پتانسیواستات نیز شناخته می شود.

از آنجایی که اساس ولتامتری کنترل پتانسیل الکترود است، یک ژنراتوربرای ایجاد روبش یا توالی پالس پتانسیل، برای اعمال روی الکترود کار مورد نیاز است.

بیشتر پتانسیواستات‌های مدرن شامل یک مولد روبشی و/یا پالس داخلی هستند، و آنهایی که به رایانه متصل هستند معمولاً برای تولید شکل موج مورد نظر به رایانه متکی هستند.

در پتانسیواستات هایی که فاقد مولد روبش/ پالس داخلی هستند، یا نیاز به ایجاد شکل موج بسیار تخصصی دارند ، یک ژنراتور عملکرد خارجی می تواند استفاده شود.

 پتانسیواستات گالوانواستات

پتانسیواستات/گالوانوستات ها بسته به کمیت الکتریکی کنترل شده دو حالت عملکرد اصلی دارند:

• پتانسیل

• جریان.

این حالت‌ها، حالت‌های پتانسیواستاتیک و گالوانوستاتیک نامیده می‌شوند (شکل‌های 1 و 2 را در زیر ببینید).

difference between potentiostat and galvanostat

1. در حالت پتانسیواستاتیک:
   

    پتانسیل اعمال و کنترل می شود و جریان عبوری از سیستم الکتروشیمیایی اندازه گیری می گردد( شکل زیر).

   

   حالت Potentiostatic چیست؟
   در این حالت عموما ولتاژ به صورت افزایشی اعمال می شود و محبوب ترین نوع آن ولتامتری چرخه ای (CV) است. ولتامتری چرخه ای یک تکنیک سریع و آسان برای به دست آوردن رفتار کامل یک سیستم الکتروشیمیایی است (به ولتامتری چرخه ای مراجعه کنید).
   تکنیک هایی که بیشتر در خوردگی و الکتروشیمی تحلیلی مورد استفاده قرار می گیرند حول حالت پتانسیواستاتیک هستند.

2.  در حالت گالوانوستاتیک:
   

   جریان اعمال و کنترل می شودو تغییرات پتانسیل عبوری از سیستم الکتروشیمیایی اندازه گیری می گردد( شکل زیر).

   

   حالت Galvanostatic چیست؟

   در حالت Galvanostatic  جریان عبوری از سیستم کنترل می گردد. در این حالت دستگاه گالوانوستات نامیده می شود. رایج ترین کاربرد حالت گالوانوستاتیک تحقیق در مورد باتری ها است.

    

3.  سایر حالت های عملکرد

پتانسیواستات ها حالت های کنترل خاصی نیز دارند:

پتانسیل مدار باز (OCP)،

آمپرمتر مقاومت صفر (ZRA)

طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS).

هر یک از این حالت های کنترل هدف خاصی دارند:

• حالت کنترل OCP :

در این حالت زمانی که پتانسیواستات هیچ جریان یا ولتاژی به الکترود کار اعمال نمی کند داده های پتانسیل ثبت می شود. این حالت  معمولاً برای بررسی تعادل سلول الکتروشیمیایی استفاده می شود.

• حالت EIS :

 پتانسیواستات یک سیگنال ورودی سینوسی (جریان یا ولتاژ) اعمال می کند و پاسخ سیستم را اندازه گیری می کند. این حالت به طور گسترده در سیستم های الکتروشیمیایی و خوردگی استفاده می شود زیرا اطلاعات دقیقی در  موارد مختلف از جمله موارد زیر ارائه میدهد.

• سینتیک واکنش،

• نرخ خوردگی

• پارامترهای انتقال جرم

• حالت کنترل ZRA :

 با اعمال ولتاژی برابر با 0 ولت بین الکترود کار و الکترود شمارنده و اندازه گیری جریان بین دو نمونه یکسان، امکان تعیین نویز جریان الکتروشیمیایی را فراهم می کند.

پیوند یکپارچه بین رابط پتانسیواستات (نرم افزار) و پتانسیواستات (سخت افزار) مدیریت هر حالت را برای کاربر آسان می کند.

انواع  potentiostat

با توجه به طیف وسیعی از کاربردهای الکتروشیمی، انواع مختلفی از پتانسیواستات ها وجود دارد.

• بیشتر اوقات پتانسیواستات های تک کانالی استفاده می شود. این دستگاه ها برای کار در یک سلول ساخته شده اند.

Bipotentiostats یا Bipots  یک الکترود کار دوم را ارائه می دهد. این پتانسیواستات ها برای مقایسه دو الکترود مختلف در یک سلول مفید هستند، آنها همچنین برای الکترودهای دیسک حلقه چرخشی (RRDE) مفید هستند، جایی که یک الکترود حلقه شکل و یک الکترود دیسکی شکل باید به طور همزمان در یک سلول کنترل شوند.

تعداد الکترودهای کار می تواند حتی بیشتر باشد:

 دستگاهی با چندین الکترود فعال و فقط یک الکترود مرجع و یک الکترود شمارنده، پلی پتانسیواستات است.

گزینه قدرتمندتر برای استفاده چندین الکترود، پتانسیواستات های چند کاناله هستند.

این ابزارها میزبان چندین پتانسیواستات در یک محفظه هستند. آنها می توانند همزمان یا در زمان های مستقل عمل کنند. کانال ها می توانند تکنیک های مشابه یا متفاوتی را انجام دهند، زیرا هر کانال یک پتانسیواستات است.

همچنین پتانسیواستات های چند کانالی وجود دارند که می توانند به عنوان پلی پتانسیواستات استفاده شوند، یعنی چندین الکترود کار با یک شمارنده و یک الکترود مرجع.

تقاضا برای اندازه گیری در محل منجر به توسعه پتانسیواستات های قابل حمل می شود.

PalmSens پتانسیواستات‌هایی با انرژی باتری و اتصال بلوتوث در طراحی فشرده ارائه می‌دهد که برای الکتروآنالیز ایده‌آل هستند.

قیمت دستگاه پتانسیواستات

طیف وسیعی از جریان ها و تکنیک های مختلف همراه با نرم افزار کاربر پسند ما، پتانسیواستات BHP 2066 را برای تحقیقات و کاربردهای صنعی جذاب می کند.

شما میتوانید جهت استعلام قیمت و یا خرید این دستگاه با ما در ارتباط باشید، همچنین پیشنهاد میگردد از صفحه محصولات ما دیدن کنید.

تولیدکننده های potentiostat galvanostat

Metrohm potentiostat

Gamry Instruments potentiostat

Zimmer and Peacock potentiostat

eg&g instruments potentiostat

pine potentiostat

 Stanford Research Systems potentiostat

Wuhan Corrtest Instrument Corp., Ltd

XIAMEN TOB NEW ENERGY TECHNOLOGY Co., LTD

Zahner-Elektrik GmbH & Co. KG

Ossila Ltd

Sciospec Scientific Instruments GmbH 

AMETEK Scientific Instruments 

TEKTRONIX, INC

Phadke Instruments

eDAQ

ما (شرکت بهپژوه) نیز مفتخریم که اولین تولید کننده دستگاه پتانسیواستات گالوانواستات ایران هستیم.

کاربردهای پتانسیواستات در تحقیقات دانشگاهی و صنعت 

به نظر می رسد که Potentiostat / Galvanostats  یک ابزار تجزیه و تحلیل ضروری در زمینه های علمی و همچنین در زمینه های صنعتی است.

آنها در طیف گسترده ای از کاربردها و حوزه ها مانند:

 ذخیره سازی و تبدیل انرژی،

 الکتروشیمی،

 علم مواد و علوم زیستی

مفید هستند. شکل زیر یک نمای کلی را نشان می دهد.

• پتانسیواستات ها و حسگرها

 پتانسیواستات/گالوانوستات ها به طور قابل توجهی به افزایش درک و تحقیق و توسعه سیستم های الکتروشیمیایی کمک می کنند. به عنوان مثال، می توان از پتانسیواستات های BHP 2066  برای توصیف گونه ها یا فرآیندهای الکتروشیمیایی با استفاده از تکنیک ولتامتری  استفاده کرد.

همچنین ولتامتری چرخه‌ای و سایر اندازه‌گیری‌های الکتروشیمیایی (ولتامتری پالس دیفرانسیل و طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی) برای مطالعه خواص الکتروتحلیلی حسگرها استفاده شده‌اند.

• پتانسیواستات ها و خوردگی

خوردگی می تواند تأثیر مخربی بر زیرساخت ها، تولید و حمل و نقل در میان بسیاری از فعالیت های دیگر داشته باشد. پتانسیواستات ها برای کمک به درک بهتر فرآیندهای الکتروشیمیایی اساسی که منجر به تخریب فلز در واکنش با اکسیدان هایی مانند اکسیژن یا سولفات ها می شود، استفاده می شود.

پتانسیواستات ها همچنین در علم مواد برای کمک به توسعه پوشش ها و جلوگیری از خوردگی و مطالعه نرخ خوردگی استفاده می شوند.مثلا پروب LEIS (طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی موضعی) اطلاعات دقیقی در مورد مقاومت به خوردگی سیستم ارائه می دهد.

• پتانسیواستات ها و ذخیره انرژی و باتری

ذخیره‌سازی انرژی برای توسعه جایگزینی سوختهای فسیلی ضروری است. باتری‌ها، ابرخازن‌ها، سلول‌های سوختی، سلول‌های خورشیدی، تولید هیدروژن و سایر کاربردهای تبدیل انرژی برای ذخیره شارژ بیشتر، قدرت بالاتر و غیره توسعه یافته‌اند.

باتری‌ها احتمالاً یکی از مؤثرترین فناوری ذخیره انرژی هستند .در سال 2010 باتری لیتیوم یونی با رشد تصاعدی صنعت مخابرات و نفوذ به بازار تلفن همراه به میدان آمد.  ما اکنون شاهد باتری‌های لیتیوم یون هستیم که تقریباً درهر چیزی  که در دنیای مدرن می‌بینیم حتی خودروها  وجود دارند.

در تحقیقات باتری، پتانسیواستات ها به کاربر کمک می کند که هر قسمت از سلول باتری را مشخص کند و از طریق فرآیند مکرر شارژ/دشارژ،عملکرد سلول را بررسی کند .

• پتانسیواستات ها و الکتروآنالیز

الکتروآنالیز به این سؤال پاسخ می دهد که غلظت یک ماده خاص چقدر است، یا در موارد ساده تر، آیا آن ماده وجود دارد یا نه؟ الکتروآنالیز اغلب به اندازه گیری دقیق جریان در محدوده μA و کمتر نیاز دارد.

بسیاری از برنامه‌های کاربردی از اندازه‌گیری در محل نیز بهره می‌برند. به عنوان مثال، اندازه‌گیری کیفیت آب در کنار چاه امکان اقدام فوری را در صورتی که آب برای آشامیدن سالم نباشد، می‌دهد. پتانسیواستات های ساخته شده برای الکتروآنالیز دقت بالایی در جریان های کم نشان می دهند و قابل حمل هستند.

مطالعه الکتروکاتالیست، سنتز الکتروشیمیایی ماده و… نیز با potentiostat galvanostat انجام می گردد.

 آینده potentiostat galvanostat

در این مقاله، ما چند نمونه از کاربردها و فرصت های متعدد ارائه شده توسط potentiostat/galvanostats را ذکر کرده ایم. این ابزار الکتروشیمیایی نقشی حیاتی در آزمایشگاه ها، موسسات تحقیقاتی و مراکز تحقیق و توسعه در سراسر جهان ایفا می کند.

درهمه کاربردها، نیاز روزافزونی به ابزارهایی با دقت بالاتر، دقت بالاتر و کارایی بالاتر وجود دارد که تحقیقات پتانسیواستات و مشخصات پتانسیواستات را بهبود بخشد.

• تحقیق حسگر یکی دیگر از برنامه‌های کاربردی است که نیازمند ابزارهای تحلیلی کارآمدتر است.
•  نسل بعدی پتانسیواستات ها همچنان نقش حیاتی را در به حداقل رساندن آسیب به زیرساخت ها از طریق مطالعات خوردگی و تحقیقات اساسی در مورد پوشش ها ایفا خواهند کرد.
• برای ذخیره انرژی، مواد  باتری به طور مداوم در حال تغییر هستند. نسل جدید باتری لیتیوم یون بالاترین سطح چگالی انرژی موجود را ارائه می دهد. انتظار می‌رود که نسخه‌های حالت جامد شیمی لیتیوم-گوگرد پتانسیل بسیار خوبی برای بخش‌های فضایی و هوانوردی و همچنین صنعت خودرو ارائه دهند.
  توسعه باتری‌های حالت جامد به پتانسیواستات‌های قوی‌تر با افزایش عملکرد نیاز دارد.

پتانسیواستات قبلاً جایگاه خود را در تحقیقات بنیادی و کاربردی، تحقیق و توسعه و کاربردهای صنعتی پیدا کرده است. اما ما هنوز شروع به دیدن ارزش کامل این ابزارهای اندازه گیری خارق العاده نکرده ایم.

رفرنس:

https://www.biologic.net