电化学工作站测试超级电容器
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RST5200E电化学工作站提供了许多适合于超级电容器研究的电化学测试方法，如：“恒流限压快速循环充放电”、“微分电容-频率”、“线性扫描循环伏安法“交流阻抗谱”等，可对超级电容器进行深入的研究。
以前，人们大多用“电池循环充放电仪”对超级电容器进行充放电研究。随着超级电容器应用领域的不断扩展，特别是对快速充放电要求的提高，使得用电池测试仪器研究超级电容器显得力不从心。对超级电容器实施快速循环充放电，需要设立一个限压换流模块，属于反馈控制。就是当采集单元检测到超级电容器两端的电压超越限定值后，立即通知驱动单元改变电流方向。
限压换流的过程必须快速，否则就控制不住了。在 RST5200E 电化学工作站中，限压换流功能由硬件实现，从而确保该反馈控制过程小于1mS。下表列出了一些电化学测试仪器的指标：
下面对RST5200E 电化学工作站中的“恒流限压快速循环充放电”方法进行简单介绍。
1. 超级电容器的连接
工作电极引线夹（绿蓝）接超级电容器正极。
参比电极引线夹（白黄）接超级电容器负极；辅助电极引线夹（红）接超级电容器负极。
运行中，请勿断开超级电容器。
2 .软件功能
2.1 界面布局
左上部为文本框，用于显示运行参数和测量数据。
左下部为操作面板，用于接受操作者的选择。
右边为图形框，用于显示被选中的循环，这些循环属于该曲线的一部分。
2.2 定位显示
本方法将测量获得的曲线以充放电循环作为单元显示于图形框中。通过操作面板，可调
整显示参数：起始循环、循环数量。
2.3 数据计算
软件自动对显示于图形框中的循环进行统计计算，其结果显示于文本框中，有：充电电量、放电电量、充电能量、放电能量、电容量、等效串联电阻等。
2.4 删除多余的循环
在菜单<数据处理>中，设有三个子菜单。
2.4.1 <删除最初一个循环>：通常，由于电容器测试前的初始储能状态不确定，使得第一个循环的充放电不完整，通过该菜单可以删除这个循环。再次操作该菜单，可再删除一个循环。
2.4.2 <删除最后一个循环>：如果手动停止实验，最后一个循环的充放电可能不完整，通过
该菜单可以删除这个循环。再次操作该菜单，可再删除一个循环。
2.4.3 <删除未显示的循环>：如果只对显示于图形框中的那些循环感兴趣，可用该菜单删除显示区域之外的循环。
3. 设定参数
3.1 充电电流
充电过程中的恒定电流。其最大值Im可由下式估算：Im =（充电限制电压 - 放电限制电压）/ 等效串联电阻。如果所设的充电电流超过 Im，则电压曲线立即越过充电限制电压线，无法对超级电容器实施充电。充电电流一般应设在Im / 2以下。
3.2 放电电流
放电过程中的恒定电流。其最大值Im可由下式估算：Im =（充电限制电压 - 放电限制电压）/ 等效串联电阻。如果所设的放电电流超过 Im，则电压曲线立即越过放电限制电压线，无法对超级电容器实施放电。放电电流一般应设在Im / 2以下。
3.3 充电限制电压
应低于超级电容器的击穿电压，例如：3V。
3.4 放电限制电压
应低于充电限制电压，例如：0V。
3.5采样周期
采样周期应根据不同的测量目的来设定，一般以每个充放电循环 100 至 1000 个样点为为宜。例如：（A）测量电压阶跃值，可将采样周期设为0.01S、0.001S，以便准确找出电压突变点，但应减少循环次数，以免数据量太大。（B）对于循环次数很多的实验，如超级电容器化成循环寿命测量等，则应增大采样周期，设为 0.1S、1S或更大，以免数据量太大。
3.6 电流阶跃值（导出参数）
这个参数由操作者设定的充电电流和放电电流计算得到，电流阶跃值 = 充电电流- 放电电流。
3.7 电压阶跃值（测量参数）
可以从电压时间曲线上测得，就是电压突变处的电压差值。为了准确找出电压突变点，可按如下参数设置：采样周期（S）= 0.001、循环次数（N）= 2。
4. 测量结果
4.1 电容量
当测得1 个循环后，即可从文本框中直接读取“电容量”。如果您关心的是不同区域的微分电容量，可按C = I * dt / du算得，I 是充电或放电电流，dt 是曲线上的时间变化量、du 是曲线上的电压变化量。如果为了准确描述超级电容器在不同频率下
的电容量，建议采用“微分电容-频率”方法，该方法同时测出在不同频率下的电容量及损耗角正切值。
4.2 等效串联电阻
对于超级电容器，该参数主要由电极材料电阻引起，约为几欧姆至几百欧姆。当测得1个循环后，即可从文本框中直接读取“等效串联电阻”。对于电解电容器、陶瓷电容器、薄膜电容器等小电容器，等效串联电阻可用“恒流限压快速循环充放电”、“单电流阶跃E-t曲线”、“多电流阶跃E-t曲线”等方法，在曲线或导出的数据中获取电流阶跃值、电压阶跃值。等效串联电阻 = 电压阶跃值 / 电流阶跃值。
4.3 漏电阻及漏电流
漏电阻主要由电极的极化电阻形成。漏电阻 = 工作电压 / 漏电流。工作电压不同，漏电阻不同。因此，测量时应选择一个合适的工作电压，注意，工作电压不可超过击穿电压。漏电流的测量方法，可选“恒电位电解I-t曲线”，静置电位应与恒定电位一致，都属工作电压，如 3V。先用大电流量程（如 500mA 档）运行 2000 秒，等电流稳定（曲线成为一条直线）后，再改用合适的小量程（如2mA 档）再运行1000秒，精确测定其漏电流。注意，改变量程时，千万不要改变工作电压。测量漏电流，也可采用“单电位阶跃计时电流法”，静置电位应与阶跃电位一致。
5. 数据图谱
以下列出一些用不同方法测量所得到的图谱：
5.1 用“恒流限压快速循环充放电”方法，进行循环充放电测试。
这是一种快速方法，最高采样率为 1000sps。用于研究超级电容器的高频充放电特性，如：充放电对称性、高频电容特性、温升特性、串联电阻特性等。
5.2 用“电池恒流循环充放电”方法，进行循环充放电测试。
这种方法提供充放电之间的等待期。可隔离充电过程与放电过程，并降低器件温升。
5.2 用“微分电容-频率”方法，测量超级电容器电容量随频率变化的特性。
由图可见，超级电容器电容量在高频区域几乎没有电容量。在低频率区，具有极大的电容量。
5.3 用“交流阻抗谱”方法，可测得超级电容器的全频谱特性。
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5.4 用“线性循环伏安法”，可测得超级电容器的循环伏安曲线。
在该曲线中，可分析电极、电解质特性。如：非法拉第过程的有效区间、杂质干扰的严重程度、验证工作电压范围等。
5.5 用“恒流限压快速循环充放电”方法，测量等效串联电阻。
下图曲线以1000sps采样率测得，因此，每个样点间的时间为1mS。将曲线在时间轴上展开并显示样点，我们可以清晰地看到电压跳变点。以下式计算等效串联电阻：
等效串联电阻 = 电压阶跃值 / 电流阶跃值
5.6 下图是用“恒流限压快速循环充放电”方法测量一个 10 微法的小电容。可见，其
循环周期只有100mS 左右。
电化学工作站使用说明 使用步骤： 1、打开电脑，电化学工作站，（工作站一般需要稳定一段时间，在测试样品） 2、电路连接：绿色铁夹接工作电极，红色铁夹接对电极，黄色铁夹接参比电极。 3、打开软件，按工作站右边的“复位”按钮，工作站自动进行连接，如果连接对话 框消失，说明连接成功；如果长时间不消失，点击取消，重复过程，直至连接成功。 4、循环伏安测定：点击方法分类中的“线性扫描技术”，双击实验方法中的“循环 伏安法”，出现循环伏安法参数设定菜单，初始电位和开关电位设定值一 样，电流极性设为“氧化”，如果实验出现电流溢出的现象（图像未出现峰，出现水平线），将灵敏度调高，其他设置随实验方法不同而改变。例如测MnO2 是主要更改的参数设是：灵敏度（1MA，电流极性（氧化），初始电位=开关电位1（0V,开关电位2（1V,扫描速率（2，5，10，20，50mV/S , 循环次数（＞=10次）。 5、打开“控制”下的“开始实验”，界面右上角出现“剩余时间” 6实验结束，“剩余时间”将消失，将实验结果另存为目标文件，此文件类型为工作站的默认类型，Excell无法打开 7、打开目标文件下的实验图形，打开数据处理下的“查看数据”，选择显示曲线 （不选第一次循环），确定。出现数据列表对话框，点击保存，保存类型为 Excel。 8、阻抗测定：（1）、开路电位测定：点击方法分类中的“恒电位技术”，双击 实验方法中的“开路电位-时间曲线”，出现参数设定菜单，电流极性设为氧化，初始电位设为0,采样间隔时间设为0.5秒，等待时间1秒，测量时间＞=15 秒，其它参数不变。测量结束，记下开路电位数值。（2）点击工具栏中“设置”的“交流阻抗”中的“启动”。出现交流阻抗界面，点击“测量”中的 “阻抗-频率扫描法”，出现参数设定界面：电位为开路电位值（注意：测得 的开路电位值与此处的单位不同），最大频率为100000.最小频率为0.01，电流量程为1mA/V,其它参数设置不变。（经常有最后几个点很长时间不出的现象，可以点击“停止”）
高二化学《电化学基础》单元测试题 注意：可能用到的相对原子质量： H C N O Cl Fe Cu Zn Ag 1 1 2 14 16 35.5 56 64 65 108 【测试题目】 第I卷（选择题，共48分） 一、选择题（本题包括12个小题，每小题4分，每题只有一个选项符合题意） 1、下列关于实验现象的描述不正确的是 A、把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡 B、用锌片做阳极，铁片做阴极，电解氯化锌溶液，铁片表面出现一层锌 C、把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁 D、把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，产生气泡速率加快 2、钢铁发生电化学腐蚀时，负极发生的反应是 A、2H+＋2e-＝H2 B、2H2O＋O2＋4e-＝4OH— C、Fe－2e-＝Fe2+ D、4OH—－4e-＝2H2O＋O2 3、用惰性电极电解下列溶液时，阴极和阳极上的主要产物分别是H2和O2的是 A、稀NaOH溶液 B、HCl溶液 C、酸性CuSO4溶液 D、酸性AgNO3溶液 4、在原电池和电解池的电极上所发生的反应，同属氧化反应的是 A、原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应 B、原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应 C、原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应 D、原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应 5、随着人们生活质量不断提高，废电池必须进行集中处理的问题提到议事日程，其主要原因是 A、利用电池外壳的金属材料 B、防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染 C、不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品 D、回收其中石墨电极 6、如右图所示，关于此装置的叙述，正确的是 A、铜是阳极，铜片上有气泡产生 B、铜片质量逐渐减少 C、电流从锌片经导线流向铜片 D、氢离子在铜片表面被还原 7、以下现象与电化腐蚀无关的是 A、黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿 B、生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈
电化学基础 一、选择题 1．银锌电池是广泛用做各种电子仪器的电源，其放电过程可表示为Ag2O+Zn==ZnO+2Ag，此电池放电时，负极上发生反应的物质是（） A 、 Ag B、ZnO C、Ag2O D、Zn 【答案】D 2．结合图判断， 下列叙述正确的是（） A．Ⅰ和Ⅱ中正极均被保护 B．Ⅰ和Ⅱ中Cl-均向Fe电极移动 C．Ⅰ和Ⅱ中负极反应均是Fe-2e-=Fe2+ D．Ⅰ和Ⅱ中正极反应均是O2+4e-+2H2O=4OH- 【答案】A 3．氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理示意图如右图．下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是（） A．该电池工作时电能转化为化学能 B．该电池中电极a是正极 C．外电路中电子由电极a通过导线流向电极b D．该电池的总反应：H2+O2=H2O
【答案】C 4．某航空站安装了一台燃料电池，该电池可同时提供电和水蒸气。所用燃料为氢气，电解质为熔融的碳酸钾。已知该电池的总反应为2H2＋O2===2H2O，正极反应为O2＋2CO2＋4e－===2CO32-，则下列推断正确的是（） A．负极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O B．该电池可在常温或高温时进行工作，对环境具有较强的适应性 C．该电池供应2 mol水蒸气，同时转移2 mol电子 D．放电时负极有CO2生成 【答案】D 5．将含有0.400molCuSO4和0.200molKCl的水溶液1L，用惰性电极电解一段时间后，在一个电极上析出19.2gCu，此时在另一电极上放出的气体在标准状况下的体积为（） A．5.60L B．6.72L C．4.48L D．3.36L 【答案】C 6．蓄电池在充电时作电解池，放电时作原电池。铅蓄电池上有两个接线柱，一个接线柱旁标有“+”，另一个接线柱旁标有“－”。关于标有“+”的接线柱，下列说法中正确的是（） A．充电时作阳极，放电时作正极 B．充电时作阳极，放电时作负极 C．充电时作阴极，放电时作负极 D．充电时作阴极，放电时作正极 【答案】A 7．下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是（） A．钢管与电源正极连接，钢管可被保护 B．铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀 C．钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀 D．钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe﹣3e﹣═Fe3+ 【答案】B 8．某小组为研究金属的腐蚀与防护，设计如图所示装置。下列叙述不正确的是（）
电化学工作站测试超级电容器 郑州世瑞思仪器科技有限公司 RST5200E电化学工作站提供了许多适合于超级电容器研究的电化学测试方法，如：“恒流限压快速循环充放电”、“微分电容-频率”、“线性扫描循环伏安法“交流阻抗谱”等，可对超级电容器进行深入的研究。 以前，人们大多用“电池循环充放电仪”对超级电容器进行充放电研究。随着超级电容器应用领域的不断扩展，特别是对快速充放电要求的提高，使得用电池测试仪器 研究超级电容器显得力不从心。对超级电容器实施快速循环充放电，需要设立一个限 压换流模块，属于反馈控制。就是当采集单元检测到超级电容器两端的电压超越限定 值后，立即通知驱动单元改变电流方向。 限压换流的过程必须快速，否则就控制不住了。在 RST5200E 电化学工作站中， 限压换流功能由硬件实现，从而确保该反馈控制过程小于1mS。下表列出了一些电化学测试仪器的指标： 下面对RST5200E 电化学工作站中的“恒流限压快速循环充放电”方法进行简单介绍。 1. 超级电容器的连接 工作电极引线夹（绿蓝）接超级电容器正极。 参比电极引线夹（白黄）接超级电容器负极；辅助电极引线夹（红）接超级电容器 负极。 运行中，请勿断开超级电容器。
2 .软件功能 2.1 界面布局 左上部为文本框，用于显示运行参数和测量数据。 左下部为操作面板，用于接受操作者的选择。 右边为图形框，用于显示被选中的循环，这些循环属于该曲线的一部分。 2.2 定位显示 本方法将测量获得的曲线以充放电循环作为单元显示于图形框中。通过操作面板， 可调 整显示参数：起始循环、循环数量。 2.3 数据计算 软件自动对显示于图形框中的循环进行统计计算，其结果显示于文本框中，有：充电电量、放电电量、充电能量、放电能量、电容量、等效串联电阻等。 2.4 删除多余的循环 在菜单<数据处理>中，设有三个子菜单。 2.4.1 <删除最初一个循环>：通常，由于电容器测试前的初始储能状态不确定，使得 第一个循环的充放电不完整，通过该菜单可以删除这个循环。再次操作该菜单，可再 删除一个循环。 2.4.2 <删除最后一个循环>：如果手动停止实验，最后一个循环的充放电可能不完整，通过 该菜单可以删除这个循环。再次操作该菜单，可再删除一个循环。 2.4.3 <删除未显示的循环>：如果只对显示于图形框中的那些循环感兴趣，可用该菜 单删除显示区域之外的循环。 3. 设定参数 3.1 充电电流 充电过程中的恒定电流。其最大值Im可由下式估算：Im =（充电限制电压 - 放电限制电压）/ 等效串联电阻。如果所设的充电电流超过 Im，则电压曲线立即越过 充电限制电压线，无法对超级电容器实施充电。充电电流一般应设在Im / 2以下。
人教版高中化学选修 4第四章 《电化学基础》单元测试试题（含答案） 1 / 14 第四章 《电化学基础》单兀测试题 一、单选题（每小题只有一个正确答案） 1 ?禾U 用反应Zn+Cf= Zn 2++ Cu 设计成原电池。则该电池的负极、正极和电解质溶液选 择合理的是（ ） C. Cu 、Zn 、CuCl 2 D. Zn 、Cu 、CuSO 2. 控制适合的条件，将反应2Fe 3++ 212Fe 2+ + I 2设计成如下图所示的原电池。 下 列判断不正确的是（ ） A. 为证明反应的发生，可取甲中溶液加入铁氰化钾溶液 B. 反应开始时，甲中石墨电极上 Fe 3+被还原，乙中石墨电极 上发生氧化反应 C. 电流计读数为零时，在甲中溶入 FeCl 2固体时，甲中的石 墨电极为正极 D. 此反应正反应方向若为放热，电流计读数为零时，降低温度后乙中石墨电极为负极 3. 某同学组装了如图所示的电化学装置，电极I 为 Zn ,其他电极均为 Cu,电解质溶液 都是CuSO 溶液，则下列说法正确的是（ ） A. 电子移动：电极IT 电极电极川T 电极n B. 电极I 发生还原反应 C. 电极"逐渐溶解 D. 电极川的电极反应： Cu — 2e _=Cu 2+ + 2+ — — .. . . 、. 4. 已知海水中含有的离子主要有 N a 、Mg 、Cl 、Br ,利用下图装 置进行实验探究, 下列说法正确的是（ ） A. Zn 、Cu ZnSQ B. Cu Zn 、 ZnCI 2
人教版高中化学选修 4第四章 《电化学基础》单元测试试题（含答案） 3 / 14 A. X 为锌棒，K 置于M 可减缓铁的腐蚀，铁电极上发生的反应为 2H ++ 2e 「= H4 B. X 为锌棒，K 置于M 外电路电流方向是从 X 到铁 C. X 为碳棒，K 置于N,可减缓铁的腐蚀，利用的是外加电流的阴极保护法 D. X 为碳棒，K 置于N,在X 电极周围首先失电子的是 C 「 5. 下列解释事实的反应方程式不正确的是（ ） A. 热的纯碱溶液可去除油污： CO 2「+2H^^ HCO+2OH B. 钢铁发生吸氧腐蚀时，铁作负极被氧化： Fe — 2e _= Fe 2+ C. 以N Q S 为沉淀剂，除去溶液中的 C L T : C I J ++S 2— = Cu& D. 向电解饱和食盐水的两极溶液中滴加酚酞，阴极变红： 2fO+2e — ==Hd +2OH 6 ?化学与科学、技术、社会、环境密切相关。下列说法错误的是（ ） A. 锅炉水垢中含有的 CaSO,可先用Ns t CO 溶液处理，后用盐酸除去 B. 废旧钢材焊接前，可依次用饱和 N&CQ 溶液、饱和 NHCI 溶液处理焊点处 C. 使用含有氯化钠的融雪剂会加快桥梁的腐蚀 D. 为防止海鲜腐烂，可将海鲜产品浸泡在硫酸铜溶液中 7 ?研究人员发现了一种利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电的“水”电池，总反 应可表示为：5Mn Q+2Ag+2NaCI=NaMnQ o +2AgCI 。下列说法正确的是（ ） A. 正极反应式： Ag+CI --e -=AgCI B .每生成 ImolNa z MnO o 转移的电子数为 2N A C. Na +不断向“水”电池的负极移动 D. AgCI 是还原产物 8.液体燃料电池相比于气体燃科电池具有体积小，无需气体存储装置等优点。一种以 胼（ N2H ）为燃料的电池装置如下图装置①，该电池用空气中的氧气作为氧化剂， KOH 作为电解质。下列有关叙述不正确的是（ ） A. 该燃料电池负极发生的电极反应为： N2H 4+4OH-4e —N 2 T +4巴。
姓名：严臣凤学号：10121570125 班级：应化（1）班 电化学超级电容器 电化学超级电容器(electrochemical supercapacitor)亦称超大容量电容器，是一种介于电池和静电电容之间的新型储能器件。超级电容器具有功率密度比电池高、能量密度比静电电容高、充放电速度快、循环寿命长、对环境无污染等优点，成为本世纪的一种新型绿色能源。利用超级电容和电池组成混合动力系统能够很好地满足电动汽车启动、爬坡、加速等高功率密度输出场合的需要，并保护蓄电池系统。另外超级电容器可以用于电路元件、小型电器电源、直流开关电源等，还可以用于燃料电池的启动动力，移动通讯和计算机的电力支持等。 1．1 电化学超级电容器类型 电化学超级电容器依据其储能原理可以分为双电层电容器、法拉第准电容器、混合型电容器和锂离子电容器，电极材料主要有碳材料、金属氧化物和导电聚合物等。 （1）双电层电容器双电层电容器是建立在 双电层理论基础之上的．双电层理论由l9世纪末 Helmhotz等提出．Helmhotz模型认为电极表面的 静电荷从溶液中吸附离子，它们在电极／溶液界 面的溶液一侧离电极一定距离排成一排，形成一 个电荷数量与电极表面剩余电荷数量相等而符号 相反的界面层．由于界面上存在位垒，两层电荷 都不能越过边界彼此中和，因而形成了双电层电 容．为形成稳定的双电层，必须采用不和电解液 发生反应且导电性能良好的电极材料，还应施加 直流电压，促使电极和电解液界面发生“极化”． (2)法拉第准电容器法拉第准电容器 (Faradic capacitor)是在电极材料表面和近表面或体相中的二维或准二维空间上，电活性物质进行欠电位沉积，发生高度可逆的化学吸附／脱附和氧化还原反应，产生与电极充电电位有关的电容。对于法拉第准电容器，其储能过程不仅包括双电层存储电荷，而且包括电解液离子与电极活性物质发生的氧化还原反应。当电解液中的离子(如H+、OH、Li+等)在外加电场的作用下由溶液中扩散到电极／溶液界面时，会通过界面上的氧化还原反应而进入到电极表面活性氧化物的体相中，从而使得大量的电荷被存储在电极中。放电时，这些进入氧化物中的离子又会通过以上氧化还原反应的逆反应重新返回到电解液中，同时所存储的电荷通过外电路而释放出来，这就是法拉第准电容器的充放电机理。 (3)混合型电容器混合型电容器(hybrid capacitor)一般由双电层电容过程和法拉第准电容过程共同来构成，一部分是由碳电极形成双电层电容，另一部分是由导电聚合物或金属氧化物电极进行氧化还原反应或锂离子嵌入反应形成法拉第准电容。在水溶液电解质体系中，可以形成碳／氧化镍、碳／二氧化锰等混合电容器；在有机电解质体系中，可以形成双电层碳／锂离子嵌入型碳的锂离子型混合电容器。 (4)锂离子电容器锂离子电容器(1ithium—ion capacitor)是一种特殊的混合型电容器，它是将锂离子充电电池的负极与双电层电容器的正极组合在一起构造，是一种正负极充放电原理不同的非对称电容，因而同时具备双电层电容和锂离子电池的电化学储电性能。
应用电化学实验 本课程安排4个综合实验，每个实验4个学时，共16个学时，按照10人一组分别进行。自编实验讲义。实验仪器有：分析天平；直流稳压稳流电源；电化学工作站；恒温水浴；饱和甘汞电极；鲁金毛细管；H 型电解槽；Pt 电极；电解槽；赫尔槽；电力搅拌器、磁力搅拌器；pH 计。 实验1：极化曲线的测定 实验内容：测定Ni 2+离子、Co 2+离子单金属电沉积、以及Ni-Co 合金共电沉积的稳态阴极极化曲线。 一、 实验目的 1.掌握三电极体系装置和电化学工作站的应用。 2.掌握用线性电位扫描法测量极化曲线的原理和实验方法，学会从极化曲线上分析电极过程特征。 2.测定金属电沉积的阴极极化曲线。 3.学会数据的分析和处理。 二、 实验原理 研究电极过程的基本方法是测定极化曲线。电极上电势随电流密度变化的关系曲线称为极化曲线。极化曲线表示了电极电位与电流密度之间的关系，从极化曲线上可以求得任一电流密度下的过电势（超电势），看出不同电流密度时电势变化的趋势，直观地反映了电极反应速度与电极电势的关系。在某一电流密度下极化曲线的斜率i ???称为极化度（极化率），极化度的大小可以衡量极化的程度，判断电极过程的难易。极化度小，电极过程容易进行；极化度大，电极过程受到较大阻碍而难以进行。从极化曲线还可求电极过程动力学参数，如交换电流密度i 0、电子传递系数α、标准速度常数、以及扩散系数；还可以测定反应级数、电化学反应活化能等。 被控制的变量电极电位是随时间连续线性变化的。随时间连续线性变化的电位可用线性方程表示： Vt i +=??； 其中：?——扫描电位，t ——扫描时间，V ——扫描速度，i ?——扫描起点电位。
超级电容器的三种测试 方法详解 Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】
超级电容器电极材料性能测试的三种常用电化学方法，欢迎大家一起交流 ★★★★★★★★★★ 关于超级电容器电极材料性能测试常用的三种电化学手段，大家一起交流交流自己的经验。我先说说自己的蠢蠢的不成熟的经验。不正确或者不妥的地方欢迎大家指正批评，共同交流。希望大家都把自己的小经验，测试过程中遇到的问题后面如何解决的写出来，共同学习才能共同进步。也希望大家可以真正的做到利用电化学板块解决自己遇到的电化学问题。 循环伏安cyclic voltammetry (CV) 由CV曲线，可以直观的知道大致一下三个方面的信息 Voltage window（水系电解液的电位窗口大致在1V左右，有机电解液的电位窗口会在左右）关于很多虫虫问，电位窗口应该从具体的哪个电位到哪个电位，这个应该和你的参比电极和测试体系有关。工作站所测试的电位都应该是相对于参比电极的，所以不要纠结于为什么别人的是0-1V，而你测试的是，这个与参比电极的本身电位（相对于氢标的电位）以及测试的体系本身有很大关系。 Specific capacitance （比电容，这个是超级电容器重要的参数之一，可以利用三种测试手段来计算，我一般都是利用恒电流充放电曲线来计算） Cycle life （超级电容器电极材料好坏的另一个比较重要的参数，因为一个很棒的电极材料应该是要做到既要有比较高的比电容又要有比较好的循环稳定性） 测试的时候比较重要的测试参数：扫描速度和电位扫描范围。电位的扫描范围，一般会在一个比较宽的范围扫描一次然后选择电容性能还比较好的区间再进行线性扫描，扫描速度会影响比电容，相同的电极材料相同测试体系扫速越大计算出的比电容会越小。恒电流充放电galvanostatic charge–discharge (GCD) 由GCD测试曲线，一般可以得到以下几方面的信息： ?the change of specific capacitance（比电容的变化可以从有限多次的恒电流充放电中体现，直观的就是每次充放电曲线的放电时间的变化） ?degree of reversibility(由充放电曲线的对称也可以中看出电极材料充放电的可逆性) ?Cycle life（循环寿命，换句话也就是随着充放电次数的增多，电极材料比电容的保持率） 恒电流充放电测试过程中比较重要的测试参数有电流密度，还有充放电反转的电位值。电流密度可以设置为电流/电极面积，也可以设置为电流/活性物质质量。我在测试的过程中一般依据活性物质的质量设置为XXmA/mg。充放电反转的电位值可以依据循环伏安的电位窗口，可以设置为该区间或者小于该区间。 交流阻抗electrochemical impedance spectroscopy (EIS)
电化学工作站说明书 频段：在电化学阻抗谱中，以对数方式描述频率变化可使阻抗谱显得紧凑而不失特征。在对数坐标系中，人们更习惯于以10为底。鉴于此，在RST电化学工作站中，将频率变化10倍的频率范围称为一个频段。例如：将1Hz～10Hz的频率范围称为频段6;将10Hz～100Hz的频率范围称为频段7，等等。在每个频段中，可包含1~24个频点，依操作者设置而定。一般地，需要着重关注的频段可多设置一些频点;运行时间太长的频段可少设置一些频点。 频点：电化学阻抗是频率的函数(例如：在幅频特性和相频特性中频率是自变量;在阻抗复平面和导纳复平面中频率是参变量）。为了较全面地表述电化学体系的阻抗特征，我们需要在较宽的频率范围内对其进行测量，一般需要几十个频率。在RST 电化学工作站中，将这种离散的测量频率称为频点。经过测量，每一个频点将获得一组测量值。 周波：在RST电化学工作站中，将正弦波持续一个完整周期(相位变化量=2p）所形成的波形成为周波。在交流信号的稳态测量中，测量时间越长，信噪比越高。因此，将某个频点的周波数设得多一些，该频点的测量数据就会更精确一些，当然，相应的测量时间将变得长一些。 起始频率、终止频率：在电化学阻抗谱测量过程中，我们将第一个测量频率称为起始频率;将最后一个测量频率称为终止频率。小技巧：由于频率较高的频点所需的测量时间较短，因此，如将起始频率设成高频，将终止频率设成低频，则在测量过程中可较早地看到阻抗谱的全貌。 运行时间：运行时间与起始频率、终止频率、频点数量、每个频点的周波数等参数的设置息息相关。在RST5000F系列电化学工作站的软件中，当改变上述参数时，运行时间将立即计算得到，便于操作者权衡。 偏置电位 在RST电化学工作站中，对电解池中的工作电极所加的直流电位(相对于参比电极）称为偏置电位。 在电子学中，为了便于信号分析，常把交直流混合信号看成是由一个交流信号和一个直流信号叠加组成的。从时间波形上看，直流信号可使交流波形向上或向下偏移，从而称其为偏置信号。如以电位(电压）形式表述，则称为偏置电位(电压）。 大多数电化学阻抗的测量是在开路电位条件下进行的。此时，外电路电流为零，工作电极上没有超电势。当给工作电极加的交流信号足够小时，如2mV～10mV，通常认为这种平衡状态不会遭到破坏。请注意，此时加到工作电极上的偏置电位应是其开路电位。由于电化学系统的开路电位很难用理论公式精确计算，需要实测得到。因此，在进行电化学阻抗谱测量之前，我们要先测得电极系统处于稳态时的开路电位，并将该值填入偏置电位输入框中。 如果需要在极化条件下测量电化学阻抗谱，则：偏置电位 = 开路电位＋超电势。
化学选修4《电化学基础》单元测试卷B（含答案）本试卷分第一部分（选择题）和第二部分（非选择题），满分100分，考试时间40分钟。 第一部分选择题（共50分） 一、单项选择题（每小题5分，每小题只有一个 ．．．．选项符合题意，共30分。） 1．废电池的污染引起人们的广泛重视，废电池中对环境形成污染的主要物质是 A．锌 B．汞 C．石墨 D．二氧化锰 2．将纯锌片和纯铜片按图示方式插入 同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是 A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极 C．两烧杯中溶液的pH均增大 D．产生气泡的速度甲比乙慢 3．下列各变化中属于原电池反应的是 A．在空气中银质奖牌表面变暗 B．镀锌铁表面有划损时，也能阻止铁被氧化 C．红热的铁丝与冷水接触，表面形成蓝黑色保护层 D．浓硝酸比稀硝酸更容易氧化金属铜
4．把分别盛有熔融的氯化钠、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联， 在一定条件下通电一段时间后，析出钠、镁、铝的物质的量之比为 A ．1︰2︰3 B ．3︰2︰1 C ．6︰3︰1 D ．6 ︰3︰2 5．关于铅蓄电池Pb ＋PbO 2＋2H 2SO 4 PbSO 4＋2H 2O 的说 法正确的是 A ．在放电时，正极发生的反应是 Pb(s) +SO 42—（aq ）= PbSO 4(s) +2e — B ．在放电时，该电池的负极材料是铅板 C ．在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小 D ．在充电时，阳极发生的反应是 PbSO 4(s)+2e —= Pb(s)+ SO 42— （aq ） 6．有一合金由X 、Y 、Z 、W 四种金属组成，若将合金放入盐酸中只 有Z 、Y 能溶解；若将合金置于潮湿空气中，表面只出现Z 的化合 物；若将该合金做阳极，用X 盐溶液作电解液，通电时四种金属 都以离子形式进入溶液中，但在阴极上只析出X 。这四种金属的活 动性顺序是 A ．Y ＞Z ＞W ＞X B ．Z ＞Y ＞W ＞X C ．W ＞Z ＞Y ＞X D ．X ＞Y ＞Z ＞W 放电 充电
用电化学工作站测试超级电容器 郑州世瑞思仪器科技有限公司 RST5200E电化学工作站提供了许多适合于超级电容器研究的电化学测试方法，如：“恒流限压快速循环充放电”、“微分电容-频率”、“线性扫描循环伏安法“交流阻抗谱”等，可对超级电容器进行深入的研究。 以前，人们大多用“电池循环充放电仪”对超级电容器进行充放电研究。随着超级电容器应用领域的不断扩展，特别是对快速充放电要求的提高，使得用电池测试仪器研究超级电容器显得力不从心。对超级电容器实施快速循环充放电，需要设立一个限压换流模块，属于反馈控制。就是当采集单元检测到超级电容器两端的电压超越限定值后，立即通知驱动单元改变电流方向。 限压换流的过程必须快速，否则就控制不住了。在 RST5200E 电化学工作站中，限压换流功能由硬件实现，从而确保该反馈控制过程小于1mS。下表列出了一些电化学测试仪器的指标： 下面对RST5200E 电化学工作站中的“恒流限压快速循环充放电”方法进行简单介绍。 1. 超级电容器的连接 工作电极引线夹（绿蓝）接超级电容器正极。 参比电极引线夹（白黄）接超级电容器负极；辅助电极引线夹（红）接超级电容器负极。 运行中，请勿断开超级电容器。 2 .软件功能 2.1 界面布局 左上部为文本框，用于显示运行参数和测量数据。 左下部为操作面板，用于接受操作者的选择。 右边为图形框，用于显示被选中的循环，这些循环属于该曲线的一部分。
2.2 定位显示 本方法将测量获得的曲线以充放电循环作为单元显示于图形框中。通过操作面板，可调 整显示参数：起始循环、循环数量。 2.3 数据计算 软件自动对显示于图形框中的循环进行统计计算，其结果显示于文本框中，有：充电电量、放电电量、充电能量、放电能量、电容量、等效串联电阻等。 2.4 删除多余的循环 在菜单<数据处理>中，设有三个子菜单。 2.4.1 <删除最初一个循环>：通常，由于电容器测试前的初始储能状态不确定，使得第一个循环的充放电不完整，通过该菜单可以删除这个循环。再次操作该菜单，可再删除一个循环。 2.4.2 <删除最后一个循环>：如果手动停止实验，最后一个循环的充放电可能不完整，通过 该菜单可以删除这个循环。再次操作该菜单，可再删除一个循环。 2.4.3 <删除未显示的循环>：如果只对显示于图形框中的那些循环感兴趣，可用该菜单删除显示区域之外的循环。 3. 设定参数 3.1 充电电流 充电过程中的恒定电流。其最大值Im可由下式估算：Im =（充电限制电压- 放电限制电压）/ 等效串联电阻。如果所设的充电电流超过 Im，则电压曲线立即越过充电限制电压线，无法对超级电容器实施充电。充电电流一般应设在Im / 2以下。 3.2 放电电流 放电过程中的恒定电流。其最大值Im可由下式估算：Im =（充电限制电压 - 放电限制电压）/ 等效串联电阻。如果所设的放电电流超过 Im，则电压曲线立即越过放电限制电压线，无法对超级电容器实施放电。放电电流一般应设在Im / 2以下。 3.3 充电限制电压 应低于超级电容器的击穿电压，例如：3V。 3.4 放电限制电压 应低于充电限制电压，例如：0V。 3.5采样周期 采样周期应根据不同的测量目的来设定，一般以每个充放电循环 100 至 1000 个样点为为宜。例如：（A）测量电压阶跃值，可将采样周期设为0.01S、0.001S，以
第四章《电化学基础》单元测试题 一、单选题(每小题只有一个正确答案) 1.下列叙述中，正确的是() ①电解池是将化学能转变成电能的装置①原电池是将电能转变成化学能 的装置①金属和石墨导电均为物理变化，电解质溶液导电是化学变化 ①不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理有可能实现①Cu＋ 2Ag＋===Cu2＋＋2Ag，反应既可以在原电池中实现，也可以在电解池中实 现，其他条件相同时，二种装置中反应速率相同 A． ①①①① B． ①① C． ①①① D． ① 2.铅蓄电池的工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，研读 下图，下列判断不正确的是() 2? A． K闭合时，d电极反应式：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO 4 B．当电路中转移0.2 mol电子时，①中消耗的H2SO4为0.2 mol 2?向c电极迁移 C． K闭合时，①中SO 4 D． K闭合一段时间后断开，①可单独作为原电池，d电极为正极 3.一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下： 下列说法不正确的是() A．在pH＜4溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀 B．在pH＞6溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀 C．在pH＞14溶液中，碳钢腐蚀的正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O
D．在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓 4.锌溴液流电池是一种新型电化学储能装置(如图所示)，电解液为溴化锌水溶液，电解液在电解质储罐和电池间不断循环。下列说法不正确的是() A．充电时电极a连接电源的负极 B．放电时负极的电极反应式为Zn—2e－===Zn2＋ C．放电时左侧电解质储罐中的离子总浓度增大 D．阳离子交换膜可阻止Br2与Zn直接发生反应 5.下图为铜锌原电池示意图，下列说法正确的是() A．锌片逐渐溶解 B．烧杯中溶液逐渐呈蓝色 C．电子由铜片通过导线流向锌片 D．锌为正极，铜为负极 6.下列关于金属的防护方法的说法不正确的是() A．我们使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用 B．给铁件通入直流电，把铁件与电池负极相连接 C．轮船在船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极的阴极保护法 D．钢铁制造的暖气管管道外常涂有一层较厚的沥青 7.锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是() A．铜电极上发生氧化反应 2?)减小 B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO 4
华南师大学实验报告 学生:蓝中舜学号：20120010027 专业：新能源材料与器件勷勤创新班年级、班级：12新能源 课程名称：化学电源实验 实验项目：超级电容器材料电化学电容特性测试 实验类型：验证设计综合实验时间：2014年5月19日-26日实验指导老师：易芬云组员：吕俊、郭金海、余启鹏 一、实验目的 1、了解超级电容器的原理； 2、了解超级电容器的比电容的测试原理及方法； 3、了解超级电容器双电层储能机理的特点； 4、掌握超级电容器电极材料的制备方法； 5、掌握利用循环伏安法及恒流充放电的测定材料比电容的测试方法。 二、实验原理 1、超级电容器的原理 超级电容器是由两个电极插入电解质中构成。超级电容与电解电容相比,具有非常高的功率密度和实质的能量密度。尽管超级电容器储存电荷的能力比普通电容器高,但是超级电容与电解电容或者电池的结构非常相似。
图1 超级电容器的结构图 从图中可看出,超级电容器与电解电容或者电池的结构非常相似,主要差别是用到的电极材料不一样。在超级电容器里,电极基于碳材料技术,可提供非常大的表面面积。表面面积大且电荷间隔很小,使超级电容器具有很高的能量密度。大多数超级电容器的容量用法拉(F)标定,通常在1F到5,000F之间。 (1) 双电层超级电容器的工作原理 双电层电容是在电极/溶液界面通过电子或离子的定向排列造成电荷的对峙所产生的。对一个电极/溶液体系,会在电子导电的电极和离子导电的电解质溶液界面上形成双电层。当在两个电极上施加电场后,溶液中的阴、阳离子分别向正、负电极迁移,在电极表面形成双电层;撤消电场后,电极上的正负电荷与溶液中的相反电荷离子相吸引而使双电层稳定,在正负极间产生相对稳定的电位差。这时对某一电极而言,会在一定距离（分散层）产生与电极上的电荷等量的异性离子电荷,使其保持电中性;当将两极与外电路连通时,电极上的电荷迁移而在外电路中产生电流,溶液中的离子迁移到溶液中成电中性,这便是双电层电容的充放电原理。根据双电层理论,双电层的微分电容约为20μF/cm2,采用具有很大比表面积的碳材料可获得较大的容量。双电层电容具有响应速度快，放电倍率高的特点，但储能比电容较小。 (2) 法拉第鹰电容的工作原理 法拉第鹰电容器是在电极表面或体相中的二维或准二维空间上,电极活性物质进行欠电位沉积,发生高度可逆的化学吸附脱附或氧化还原反应,产生与电极充电电位有关的电容。对于法拉第准电容,其储存电荷的过程不仅包括双电层上的存储,而且包括电解液中离子在电极活性物质中由于氧化还原反应而将电荷储存于电极中。对于其双电层中的电荷存储与上述类似,对于化学吸脱附机理来说,一般过程为电解液中的离子一般为或在外加电场的作用下由溶液中扩散到电极溶液界面,而后通过界面的电化学反应而进入到电极表面活性氧化物的体相中若电极材料具有较大比表面积的氧化物,就会有相当多的这样的电化学反应发生,大量的电荷就被存储在电极中。放电时这些进入氧化物中的离子又会重新返回到电解液中,同时所存储的电荷通过外电路而释放出来,这就是法拉第准电容的充放电机理。法拉第鹰电容可以产生高的比电容，但因为法拉第反应的限制，倍率性能比双电层电容小。
5. D.④⑤①② ③ 6 . 化学用语是学习化学的重要工具, A. CuCl2(CuSO4) B. AgNO(Ag O) C. NaCl(HCl) D. CuSO4 (CuCO) 第四章《电化学基础》单元测试题 第一部分选择题（共48分） 一、选择题（本题包括16小题，每小题3分，共48分。每小题只有一个选项符合题意） 1.下列描述中，不符合生产实际的是 A.电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极 B.电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极 C.电解饱和食盐水制烧碱，用涂镣碳钢网作阴极 D.在镀件上电镀锌，用锌作阳极 2.用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，电解液的pH增大了的是 A. H2SO A B. KOH C. AgNO. D. NaCl 3.下列关于实验现象的描述不正确的是 A.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡 B.用铜板做电极电解溶液，阴极铜板质量增加 C.把铜片插入凡C?3溶液中，在铜片表面出现一层铁 D.把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴溶液，气泡放出速率加快 4.下列各变化中属于原电池反应的是 A.在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层 B.镀锌铁表面有划损时，也能阻止铁被氧化 C.红热的铁丝与冷水接触，表面形成蓝黑色保护层 D.浓硝酸比稀硝酸更能氧化金属铜 下列各烧杯中均盛着海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的 A.①②③④⑤ B. @@③④⑤ C.④②①③⑤ 下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是 ? ? A.电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为：2C1- -2e_= Cl 2 t B.氢氧燃料电池的负极反应式：O2+2H2（D + 4e-==4OH— C.粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，电极反应式为：Cu -2e- = Cu2+ D.钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式：Fe-2e- = Fe2+ 用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一物质（中括号内），溶液不能与原来溶液完全一样的是
超级电容器电极材料性能测试的三种常用电化学方法，欢迎大家一起交流 ★★★★★★★★★★ 关于超级电容器电极材料性能测试常用的三种电化学手段，大家一起交流交流自己的经验。我先说说自己的蠢蠢的不成熟的经验。不正确或者不妥的地方欢迎大家指正批评，共同交流。希望大家都把自己的小经验，测试过程中遇到的问题后面如何解决的写出来，共同学习才能共同进步。也希望大家可以真正的做到利用电化学板块解决自己遇到的电化学问题。 循环伏安cyclic voltammetry (CV) 由CV曲线，可以直观的知道大致一下三个方面的信息 ? Voltage window（水系电解液的电位窗口大致在1V左右，有机电解液的电位窗口会在2.5V 左右）关于很多虫虫问，电位窗口应该从具体的哪个电位到哪个电位，这个应该和你的参比电极和测试体系有关。工作站所测试的电位都应该是相对于参比电极的，所以不要纠结于为什么别人的是0-1V，而你测试的是-0.5-0.5V，这个与参比电极的本身电位（相对于氢标的电位）以及测试的体系本身有很大关系。 ?Specific capacitance （比电容，这个是超级电容器重要的参数之一，可以利用三种测试手段来计算，我一般都是利用恒电流充放电曲线来计算） ?Cycle life （超级电容器电极材料好坏的另一个比较重要的参数，因为一个很棒的电极材料应该是要做到既要有比较高的比电容又要有比较好的循环稳定性） 测试的时候比较重要的测试参数：扫描速度和电位扫描范围。电位的扫描范围，一般会在一个比较宽的范围扫描一次然后选择电容性能还比较好的区间再进行线性扫描，扫描速度会影响比电容，相同的电极材料相同测试体系扫速越大计算出的比电容会越小。 恒电流充放电 galvanostatic charge–discharge (GCD) 由GCD测试曲线，一般可以得到以下几方面的信息： ?the change of specific capacitance（比电容的变化可以从有限多次的恒电流充放电中体现，直观的就是每次充放电曲线的放电时间的变化） ?degree of reversibility(由充放电曲线的对称也可以中看出电极材料充放电的可逆性) ?Cycle life（循环寿命，换句话也就是随着充放电次数的增多，电极材料比电容的保持率）恒电流充放电测试过程中比较重要的测试参数有电流密度，还有充放电反转的电位值。电流密度可以设置为电流/电极面积，也可以设置为电流/活性物质质量。我在测试的过程中一般依据活性物质的质量设置为XXmA/mg。充放电反转的电位值可以依据循环伏安的电位窗口，可以设置为该区间或者小于该区间。 交流阻抗 electrochemical impedance spectroscopy (EIS) 由交流阻抗曲线可以看出体系随着频率改变的变化趋势，得出测试体系某个状态下的包括溶液电阻、扩散阻抗的情况，可以通过测试交流阻抗对测试的未知体系进行电化学元件模拟。
超级电容器电极的制备及性能测试 超级电容器的主要技术指标有比容量、充放电速率、循环寿命等。 本实验采用EC500系列电化学工作站三电极法（包括循环伏安法、交流阻抗等），考察不同活化方法处理后电极的电化学性能。 1.循环伏安法 1.1电化学体系三电极介绍 电化学体系借助于电极实现电能的输入或输出，电极是实施电极反应的场所。 一般电化学体系分为二电极体系和三电极体系，循环伏安法通常采用三电极系统。相应的三个电极为工作电极（研究电极W）、参比电极(R)和辅助电极（对电极C）。 三电极组成两个回路： 研究电极和参比电极组成的回路构成一个不通或基本少通电的体系，利用参比电极电位的稳定性来测量工作电极的电极电位。 研究电极和辅助电极组成另一个回路构成一个通电的体系，用来测量工作电极通过的电流。这就是所谓的“三电极两回路”，也就是测试中常用的三电极体系。利用三电极体系，来同时研究工作电极的电位和电流的关系。 图 1 三电极系统原理图 对于三电极测试系统，之所以要有一个参比电极，是因为有些时候工作电极和辅助电极的电极电位在测试过程中都会发生变化，为了确切的知道其中某一个电极的电位（通常是工作电极的电极电位），就必须有一个在测试过程中电极电位恒定且已知的电极作为参比来进行测量，以为研究电极提供一个电位标准。 但是，仅仅使用三电极体系还不够，因为，随着电化学反应的进行，研究电极表面的反应物质的浓度不断减少，电极电位也随之发生或正或负的变化，也就是说随着电化学反应的进行，研究电极的电位会发生变化。为了使电极电位保持稳定，即将研究电极对参比电极的电位保持在设定的电位上，通常使用恒电位电解装置（恒电位仪），这样，便用了恒电位仪的三电极体系，可以为我们提供用以解释电化学反应的电流—电位曲线，这种测定电流—电位曲线的方法叫做伏安法。
电化学电容器的特点及应用 随着科学技术的发展，人类生活环境的提高，对能源的要求也越来越多样化，也要求储能设备具有更高的能量密度和功率密度，来替代或者辅助当前使用的电池。对电动汽车发展的要求更促使了对新型储能设备的研制。 电化学电容器(Electrochemical Capacitor，EC)有着法拉级的超大电容量，比传统的静电电容器的能量密度高上百倍，它的功率密度较电池高近十倍，充放电效率高，不需要维护和保养，寿命长达十年以上，是一种介于传统静电电容器和化学电源之间的新型储能元件。电化学电容器现在有不同的称呼，有超电容器(Supercapacitor)，超大容量电容器(Ultracapacitor)，双电层电容器(Electr ic double layer capacitor，EDLC)，以及金电容(Gold capacitor)等。 l 电化学电容器的原理和特点 根据电化学电容器储存电能的机理的不同，可以将它分为双电层电容器(El ectric double layercapacitor)和赝电容器(Pesudocapacitor)。 1．1双电层电容器的原理 双电层电容器的基本原理是利用电极和电解质之间形成的界面双电层来存储能量的一种新型电子元件。当电极和电解液接触时，由于库仑力、分子间力或者原子间力的作用，使固液界面出现稳定的、符号相反的两层电荷，称为界面双电层。 双电层电容器电极通常由具有高比表面积的多孔炭材料组成。炭材料具有优良的导热和导电性能，其密度低，抗化学腐蚀性能好，热膨胀系数小，可以通过不同方法制得粉末、颗粒、块状、纤维、布、毡等多种形态。目前双电层电容器的炭材料有：活性炭粉末、活性炭纤维、炭黑、碳气凝胶、碳纳米管(CNT)、玻璃碳、网络结构炭以及某些有机物的炭化产物。对炭材料的研究主要集中在活性炭，碳纳米管和碳气凝胶上。活性炭材料主要是提高其有效比表面积和可控微孔孔径(>2nm)。近年来有文献报道，通过合理控制孔径分布及表面积，在水溶液和非水溶液中活性炭电极可分别得到高达280 F／g和120 F 的比电容量。碳气凝胶由美国Lawrence Livermore NationalLaboratory开发出来，现在已经由Pow erstor公司生产出碳气凝胶超大容量电容器，具有超高容量，极低的。，宽的温度范围，但此材料的制备相对较繁琐。碳纳米管用于电化学电容器的电极材料具有独特的中孔结构，良好的导电性，比表面积大，适合电解液中离子移动的