Chương 1 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
2.3. Các phương pháp đặc trưng vật liệu
2.3.12. Phương pháp phổ tổng trở điện hóa (EIS)
* Nguyên tắc:
Khi đưa một tín hiệu điện thế xoay chiều hình sin có biên độ nhỏ Eo, tần số góc ω = 2πf vào một hệ điện hóa, trong mạch sẽ xuất hiện một dòng điện phản hồi hình sin có biên độ Io cùng tần số góc ω nhưng lệch pha một góc θ so với thế đặt
vào.
E = Eo sinωt (2.13)
I = Iosin (ωt + θ) (2.14) Theo định luật Ohm có thể định nghĩa tổng trở Z như sau:
Z(ω) là một vectơ có modun và góc lệch pha θ.Z(ω) là một hàm phức:
với θ = arctg( ); (Z’) là phần thực của tổng trở, (Z”) là phần ảo của tổng trở.
Khảo sát đặc tính tần số Z = Z(ω) sẽ cho phép xác định các đại lượng , Zr, Zivà góc lệch pha . Các kết quả nhận được thường được biểu diễn dưới dạng phổ: dạng Nyquist , dạng Bode hay
hoặc , với Y’ = Re(1/Z) = Zr/ 2; Y” = Im(1/Z) = - .
Bất kìmột hệ điện hóa nào cũng có thể biểu diễn bằng một sơ đồ mạch tương đương gồm có các điện trở và các tụ điện. Bằng cách quét tần số một cách liên tục từ giá trị cao đến thấp trong một khoảng rộng với thế một chiều cố định, đường phổ trở kháng phức (Z” vớiZ’) thực nghiệm sẽ được xử lý và mô phỏng bằng một mạch điện tương đương mà mỗi phần tử của mạch sẽ đại diện cho một tính chất điện của hệ điện phân. Giá trị của các phần tử mô phỏng sẽ được các phần mềm xử lý, tính
(2.15)
(2.16) (2.17) (2.18)
53
toán đưa ra. Do chỉ đưa vào hệ một tín hiệu nhỏ tuần hoàn hình sin nên luôn được giữ ở trạng thái cân bằng.
* Thực nghiệm:
Các mẫu vật liệu được đo trên máy Autolab 86590 tần số 100 kHz đến 0,1 Hz, biên độ dòng xoay chiều 5mV, đo tại điện thế mạch hở, trong dung dịch NaCl
3,5% tại Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.