电化学氧分析仪原理

目前﹐国内的聚乙烯(PE)装置多数采用气相法流化床反应技术,该技术对聚合反应原料的控制非常严格,乙烯作为主要的反应原料﹐进入反应器前要避免被氧化﹐选择在线微量氧分析仪﹐可实时监测氧体积分数。国内的PE装置主要采用GE的非耗尽型电化学微量分析仪,不像耗尽型微燃料电池一样需要经常标定及定期更换传感器,但该类传感器承压能力低﹐最高只能承受约34 kPa的压力,过压很容易损坏传感器。笔者以GE公司的微量氧分析仪为例,介绍PE装置中微量氧分析仪的应用。

原理及特点 微量氧的分析方法主要有比色法、化学电池法、黄磷发光法、浓差电池法和气相色谱法。其中比色法是较早采用的分析方法，它是标准规定的方法，利用铜氨溶液进行比色分析，由于操作复杂，准确度难以保证，并且不能实现自动在线分析，现在已很少采用，不过它还是一种仲裁方法。黄磷发光法是利用氧气与黄磷氧化燃烧进行分析，具有分析速度快，可以连续分析的特点，但该方法采用的黄磷是危险化学品，生成的产物具有腐蚀性，并且检测限低，所以现在已很少采用。在这里主要介绍化学电池法、浓差电池法和气相色谱法。

PlamSens3掌上型电化学分析仪,携带方便，直接USB供电，操作方便，易于上手。仪器灵敏度高，应用于生物传感器，可以得到更好的实验数据。详细请下载附件文件。

随着电池行业的迅猛发展，人们对电池检测技术提出了更高的要求，迫切需要一种高效，能测量体现电池反应过程参数的检测设备。本课题目的在于研发一种综合电化学工作站满足上述需求。综合电化学工作站是一套完整的、数字化的、电化学体系的检测分析设备。它把恒电位仪，恒电流仪和电化学交流阻抗分析仪有机地结合到一起，既可以做常规的基本测试如动电位扫描、动电流扫描试验和电化学交流阻抗测量，也可以做基于这三种基本试验的程式化试验，如恒电流充电-电化学交流阻抗测量，电池寿命循环试验-电化学交流阻抗测量试验，从而完成多种状态下电化学体系的参数跟踪和分析。它可以快捷、精确的检测电池的容量、测量体现电池反应机理的交流阻抗参数。本文以交流阻抗谱为理论依据，在既定电位范围、精度、分辨率和响应速度等性能指标的要求下构建出上下位机多层次硬件体系结构，有针对性地设计了下位机的接口电路板和测量电路板，并在此设计方案下进行了大量的硬件功能调试，达到了预期的性能指标。本文的主要内容可概括为以下三点：(1)电化学工作站的功能原理研究与硬件系统设计。介绍了电化学工作站的三种基本功能和性能指标，电化学交流阻抗测量的原理，并进而提出了电化学工作站的硬件系统结构，构建了电化学工作站的硬件结构设计；(2)下位机的接口电路板和测量电路板设计，在设计中力图提高系统精度、灵活性。实现对电池电压和电流的测量和控制功能，使工作站测量和控制功能达到了功能多样化精确化，为电化学交流阻抗测量等功能实现打下基础；(3)实验及误差分析。对电化学工作站的硬件测量和控制功能进行了实验验证，分析了误差产生得原因，对固有误差进行了补偿，对不同幅值直流信号和不同幅值、频率的交流信号进行测量，达到了精确测量的性能指标。

美国southland sensing公司在美国加利福尼亚州，公司自主研发燃料电池氧传感器、和氧分析仪，一共设计几十款氧分析仪，测量0.001ppb到百分百%，根据不同的工况可以选择不同的量程，如高纯气体行业的微量氧气含量可以选择0-1ppm分辨率0.001pmm也就是1ppb,空分行业氧气浓度可以选择1%、5%25、50、90、百分比%可以分段测量。保证了测量精度，高纯氧气我们才有90-百分比%量程。保证测量稳定和准确性。同时还有本安型和隔爆型。

碳纤维表面呈现化学惰性,缺乏活性官能团,限制了碳纤维作为电化学分析电极的应用。目前,许多手段被用于碳纤维的表面改性处理。采用电化学氧化方法,在磷酸溶液中对碳纤维进行了处理,并进行了红外光谱和循环伏安试验。结果发现:处理后碳纤维的表面接上了活性官能团,大量活性碳原子被剥离出来。在K4 Fe (CN) 6 加KCl、FeSO4 加HClO4 两组混合溶液体系中的电化学响应明显改善,适合作为电化学分析电极。

电池行业的发展对电池检测技术提出了更高的要求，迫切需要高效智能的检测设备。本课题目的是设计一种满足功能和精度要求的综合电化学工作站。综合电化学工作站在电池检测中占有重要地位，它将恒电位仪、恒电流仪和电化学交流阻抗分析仪有机地结合，既可以做三种基本功能的常规试验，也可以做基于这三种基本功能的程式化试验。在试验中，既能检测电池电压、电流、容量等基本参数，又能检测体现电池反应机理的交流阻抗参数，从而完成对多种状态下电池参数的跟踪和分析。本文从结构设计的角度，对综合电化学工作站进行了研究。根据恒电位测量、恒电流测量、交流阻抗测量三种功能的工作原理和相应的性能指标，提出以DSP处理器为控制核心的硬件结构体系。在该设计方案下，进行了大量的硬件设计调试工作和软件设计调试工作。本文的内容包括以下三点：(1)电化学工作站的系统分析。详细分析了电化学工作站三种基本功能的工作原理和性能指标，确定了电化学工作站的硬件系统结构—以DSP处理器为整个系统的控制核心，实现对六个通道的电池测量和控制，以及将数据送往PC机进行储存和处理。(2)系统硬件设计。硬件设计主要集中在DSP电路板、接口电路板、测量控制电路板的设计上。DSP电路负责发出控制信号和处理测量信号；测量电路直接与被测对象相连接，实现具体测量、控制；接口电路是DSP电路板与测量控制电路板之间的桥梁。从电路结构、芯片选型到最后布局，将各个功能电路进行细化，分步骤设计。(3)系统软件设计。结合系统工作特点和硬件结构，确定了软件总体架构。重点研究了过采样滤波软件算法和快速傅立叶变换（FFT）测算交流阻抗软件算法。

PSA浓缩乙烯乙烷装置主要将干气提纯后，输送到乙烯乙烷精制装置作为生产原料气。因干气主要成分为乙烯、乙烷，要求其中氧含量不超过1000ppm，氧含量过高易生成氮氧化物产生爆炸危险。在线微量氧分析仪用于监测PSA浓缩乙烯乙烷装置压缩机出口干气中氧含量变化，为装置操作人员及时调整工艺参数提供依据，确保安全生产。

电化学阻抗谱（EIS）是一个强大的技术，它使用一个小振幅交流电信号去探测电解池的阻抗特征。交流信号在大频率范围扫描以产生一个测试中电化学电解池的阻抗谱。EIS与直流电技术的区别在于它可以对发生在电化学电解池的电容性，电感性和扩散过程进行研究。EIS背后的理论比直流技术更加复杂，所以建议您在入门前先对基本原理有一个基础的了解。EIS有深远的应用包括涂层，电池，燃料电池，光伏，传感器和生物化学。这个指南将集中于EIS技术在涂覆铝面板腐蚀性能分析方面的应用。先知道一些关于被调查的电化学系统的知识也是很有帮助的。有了对系统的基本了解，就可以知道电化学工作站是否能够收集所需的信息且收集到的数据是否满足精度要求。

电化学仪器在我们的生活及实际生产中发挥着重要的作用，在电化学分析中只有选择合适的电极，才能保证实验的精确度与准确性。

未经过表面处理的碳纤维表面能低，约为2.7×10-3N/m，表面呈现憎液性，缺乏有化学活性的官能团，限制了碳纤维作为电极材料的应用。70年代中期发展起来的化学修饰电极(Chemically Modified Electrode，简称CME)，为碳纤维电极的制备提供了新的思路。它是通过在电极表面进行分子设计，将具有优良特性的分子、离子、聚合物固定在电极表面，改变电极和电解液界面的微结构，使电极具有良好的电催化性能。CME丰富了电极材料，为直接氧化处理有机物开辟出新的途径。本文通过实验发现：采用0.5mol L-1磷酸溶液，2.0A/g的电流密度，通电5min电化学氧化处理的碳纤维为最佳方案。氧化处理后碳纤维接触角下降了约16o，表面能增加了近9倍，与环氧树脂基体粘接性能提高了33%，电化学响应明显改善。这些实验说明了电化学氧化改性是有效的手段，它使得碳纤维表面接上了数量丰富的活性官能团。通过红外光谱确定碳纤维表面接上的活性官能团主要为内酯基、羧基和羟基。系统讨论了未处理碳纤维在无机酸、无机盐和碱溶液中的电化学性质，表明碳纤维在酸性溶液中氧化最剧烈，中性溶液中的氧化较弱，碱性溶液的变化几乎可以忽略，说明选取磷酸电化学氧化碳纤维是合理的途径。分析了处理后碳纤维的电化学行为，0.5V氧化峰反映出纤维表面一些化学键发生了断裂，表面活性碳原子增加，表面已有的一些官能团被进一步氧化；0.19V氧化峰是纤维表面活性碳原子和吸附的氢氧根离子发生电化学氧化所致。实验还发现，处理后的碳纤维对电极分析标准溶液K4Fe(CN)6加KCl混合溶液、FeSO4加HClO4混合溶液有良好的电化学响应，是适合作为电化学分析的电极。将处理后的碳纤维和碳纳米管电极应用于水溶液中低浓度苯酚(低于5m mol L-1)的检测和氧化处理，发现碳纤维和碳纳米管电极可以在较低的电位(1.0VvsSCE)实现连续氧化，能克服电极吸附。恒电位氧化显示，碳纤维在1200s内保持了电极活性，能有效降低水溶液中的苯酚含量；碳纳米管电极在6000s之后仍然能保持活性，能逐渐将苯酚氧化直到完全清除。分析苯酚的氧化路径显示，苯酚被直接氧化为CO2，避免了二次污染，这证明了碳纤维和碳纳米管作为电极材料，在对污水中苯酚处理方面有应用前景。

溶解氧是电厂汽水水质评价中最重要的指标。氧腐蚀是锅炉系统中最常见和严重的腐蚀。根据 GB12145-2016《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量标准》， AVT 工艺的锅炉给水的溶解氧含量要求≦7ppb； OT 工艺的锅炉给水的溶解氧含量： 10~150ppb。除氧器进出口设置溶解氧监测点，可以有效地监督除氧器的运行状况、去除效率以及分析热力系统的氧腐蚀情况，也能为弥补仅在省煤器入口监测给水溶解氧监督的不足。省煤器入口的解氧监测是保证给水的水质，溶解氧过高将发生省煤器管道被氧的腐蚀产物堵塞而发生爆管情况。凝结水溶氧高会对整个汽水循环系统造成腐蚀，降低换热设备的工作效率，缩短设备的寿命，使机组不能安全稳定地运行。河南某发电厂为控制氧腐蚀现象，现场一共安装 10 台 9582 溶解氧分析仪，分别安装在除氧器入口\出口、省煤器入口、主蒸汽出口和凝泵出口。该电厂除了按照标准要求监测主蒸汽和凝泵出口的溶解氧之外，还在除氧器进出口及省煤器进口设置了溶解氧分析仪，监测点设置全面，能够有效控制溶解氧的含量，并保证了汽水系统的正常运行。该实际应用案例的具体介绍和更多关于9582 溶解氧分析仪的特点，请下载后查看。

在微流控芯片器官系统中，3D组织模型通过MultiPalmSens4多通道电化学分析仪施加电化学信号，其作用方式就像微芯片上微型的器官。这样，生理过程——例如肿瘤的生长——就可以在人体外重现和观察。该研究小组创建了一个集成微传感器和微流体的芯片设计，可以直接原位测量细胞的代谢物。在他们的系统中，从单个干细胞中培育出乳腺癌微型肿瘤，并使用电化学传感器在一周的时间内监测细胞氧气和葡萄糖消耗以及乳酸的产生。

应用乙炔黑还原高锰酸钾直接制备二氧化锰/C复合材料，研究其电化学性能，实验证明，二氧化锰/C复合材料具有良好的电化学电容特性！ 只做学术交流，不做其他任何商业用途，版权归原作者所有！

本文中使用一次性抛弃式的碳丝印电极，避免电极交叉污染；利用磁性增强检测物质的富集能力，检测系统中嵌入PalmSens便携式电化学分析仪进行循环伏安法和交流阻抗的电化学测试。

以吡咯和二缩三乙二醇为原料合成了N 取代吡咯衍生物单体———双2[ 22吡咯(乙氧基) ]乙烷,并用循环扫描伏安技术研究了该单体的电化学聚合过程。结果表明:在乙腈/ 高氯酸锂溶液中,双2[ 22吡咯(乙氧基) ]乙烷在铟锡氧化物导电玻璃( ITO) 、Pt 、Au 、玻璃碳、石墨电极上均能顺利发生反应,形成一定厚度的聚合物膜。但聚合速率、膜的结构、膜的颜色有差异。溶剂水对聚合有明显影响。形成的聚合膜具有良好的电化学稳定性。

应用乙炔黑还原高锰酸钾直接制备二氧化锰/C复合材料，研究其电化学性能，实验证明，二氧化锰/C复合材料具有良好的电化学电容特性！ 只做学术交流，不做其他任何商业用途，版权归原作者所有！

光谱电化学是一种将电化学测量与原位光谱测量相结合的实验方法。光谱测量可以透射或反射进行。光谱测量在电化学测量过程中提供有用的补充信息。它可用于在电化学测量过程中识别反应中间体或产物结构。本文着重介绍电化学工作站与光谱仪的联用，并进行了实例分析。

AFM型号：Easyscan 2 FlexAFM LS测量模式：Dynamic轻敲式悬臂探针： NCLR附件仪器：CH Instruments电化学分析仪制作好的铜片样品（工作电极）用鳄鱼夹夹好，鳄鱼夹应远离溶液避免可能的腐蚀。样品与Ag/AgCl参比电极，对电极组成电化学体系。所有电极均浸泡在100mM NaCl水溶液中。图1为测试前铜片的形貌像，使用的是动态轻敲模式。开路电位（OCP）为-0.347V，做Tafel曲线和点蚀测量以确定点蚀电位。加一个0.6V阳极电位1分钟在体系上后，测量铜片的形貌像，如图2所示，可以看到铜片表面发生了一些变化。再过1分钟后，可以看到溶液中产生了一些气泡，图3为此时的铜片形貌像，可以看到在铜片表面有相当多的变化，由于铜的电化学腐蚀导致材料表面产生了一些物质，在铜样品周围有一些小颗粒。颗粒沉积的痕迹能在形貌像中看到。再过1分钟后，着这个阶段已经不可能看到形貌像，因为腐蚀物质形成的混浊液体的干扰遮挡住了激光光束。在这个阶段铜样品被取出彻底冲洗后，放入新的液体中，再一次进行AFM测量，形貌像显示出表面的凹点（如图4）。通过软件可得到凹点的平均深度和直径。用不锈钢做相同的试验，电位为+1V，甚至10分钟后形貌像仍没有发生改变（图5和6），抗腐蚀能力没有发生变化。

交流阻抗发式电化学测试技术中一类十分重要的方法，是研究电极过程动力学和表面现象的重要手段。特别是近年来，由于频率响应分析仪的快速发展,交流阻抗的测试精度越来越高，超低频信号阻抗谱也具有良好的重现性，再加上计算机技术的进步，对阻抗谱解析的自动化程度越来越高，这就使我们能更好的理解电极表面双电层结构，活化钝化膜转换，孔蚀的诱发、发展、终止以及活性物质的吸脱附过程。

溶解氧含量是各级特种设备检验研究院 日常锅炉（水）介质法定检测的其中一项必检参数，主要是工业锅炉和电站锅炉给水、补给水和凝结水中的溶解氧，此类水样中的溶解氧含量 比较 低 尤其是电站锅炉水， 大部分情况下都是 μ g/L级别，常规的溶解氧分析设备都只是针对 mg/L级别的 ，无法满足特检院的需求。微量级别的溶解氧分析需要在现场分析，分析仪器需要具有比较好的稳定性和很低检出限，并具有便携性。因此，广西省的某特种设备检验研究院及节能中心选择使用了哈希经典的 3655便携式微量溶解氧分析仪，该仪器完全满足特检院的需求，使用和维护都比较方便。

研究了一种利用空气电极电化学制氧方法以及隔膜和阴阳极间距对氧气纯度的影响！ 只做学术交流，不做其他任何商业用途！版权归原作者！

应用电化学阻抗谱和扫描振动电极技术研究了碳钢基体上含人造缺陷的的水性环氧树脂铝粉涂层浸泡在3.5%NaCl溶液中的服饰电化学行为！ 只做学术交流，不做其他任何商业用途，版权归原作者所有！

颅内测量局部脑组织氧水平PbtO2，已成为重症监护室诊断患者严重创伤和缺血损伤的实用工具。本文作者们在动物模型中的初步工作支持这样一种假设，即PbtO2的多部位深度电极记录，可能会给外科医生和重症监护提供者提供有关大脑生存能力和更好恢复能力的所需信息。本文介绍了FDA批准的、市售的、临床级深度记录电极的表面形态表征和对氧检测分析性能的电化学评估，该电极包括12个Pt记录部位。 发现记录位点的表面由光滑的铂薄膜组成，并且通过循环伏安法在酸性和中性电解质中评估的电化学行为是典型的多晶铂表面。通过电化学活性表面的测定进一步证实了铂表面的光滑度，确认粗糙度因子为0.9。最佳工作电位为?0.6 V vs.Ag/AgCl，传感器显示适合体内PbtO2测量的灵敏度和检测限值。基于报道的Pt对O2电还原反应的催化性质，本文提出这些探针可以重新用于人体大脑中PbtO2的多点监测。

文章中采用了Gamary电化学工作站，GAMRY Reference 600+软件功能强大，操作简便。硬件设计独特，性能稳定。GAMRY Reference 600+电化学综合测试仪可以满足电池、材料表征、生物传感器、电化学机理、点分析化学、腐蚀与防护、痕量物质检测、电化学合成等多种电化学研究领域。

采用线性扫描伏安法和循环伏安法研究了盐酸阿霉素在玻碳电极上的电化学行为及电极反应机理, 优化了测定盐酸阿霉素的各实验参数。结果表明, 在0.01 mol/L的HCl溶液中, 盐酸阿霉素在-0.40V处出现(vs.SCE) 一灵敏的还原峰, 峰电流与其溶液浓度在0.00000005～0.000001 mol/L ( r = 0.999) 和0.000001～0.00001mol/L ( r = 0.998) 范围内呈良好的线性关系, 检出限为0.00000001mol/L。并用循环伏安法研究了盐酸阿霉素的峰电流性质, 发现电极反应属于准可逆过程, 出现一对灵敏的氧化还原峰, 体系属准可逆吸附波。利用盐酸阿霉素在玻碳电极的电化学行为建立的分析方法可用于盐酸阿霉素的质量监控及药代动力学研究。

在金属富勒烯的形成过程中，存在从金属到碳笼的电子转移。La系金属富勒烯中，金属原子转移2或3个电子给碳笼形成＋2或＋3价的金属离子和带有大量负电荷的碳笼。尽管如此，金属富勒烯仍具有良好的接受电子的能力。大多数的La系金属富勒烯（Y,La,Ce,Pr,Nd,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Lu）的电化学方法研究表明，它们可以接受5到6个电子，但是，Sm的金属富勒烯的氧化还原性质尚未见报道，其主要原因是Sm金属富勒烯的合成产率低，仅是La金属富勒烯的7％，从而使得其分离非常困难，需要通过多步HPLC循环才能得到，高产率地合成与分离是这一金属包合物研究的关键。本文在高产率合成金属富勒烯的基础上，采用更为有效的方法提取了Sm金属富勒烯，首次利用一步HPLC技术分离出Sm@C82(III)纯品，并对其电化学性质进行了研究。

电化学发光（ECL）是一种值得研究的电化学技术。此前，作者已经确定无法通过传统的基于钌的ECL可靠地检测癌症治疗吉西他滨。本文中，展示了在ECL膜中添加金纳米颗粒如何通过增强的电催化氧化来促进GMB检测，从而产生所需的ECL自由基。通过这种方法，已经能够将ECL信号强度提高60倍，并在6.25–50µM的线性范围内实现低至6.25µM的检测。

本文介绍一种测定人体尿液中肿瘤标志物高香草酸（HVA）的新方法。基于中空纤维的液相微萃取（HF-LPME）和差分脉冲伏安法（DPV，PalmSens4便携式电化学分析仪）在阴极预处理的硼掺杂金刚石电极（BDDE）上的组合用于这些目的。

通过XRD 和循环伏安法研究了添加钙对氢氧化镍结构和电化学性能的影响。其中钙是以离子的形式对氢氧化镍掺杂。结果表明：添加了钙的氢氧化镍的晶粒尺寸变小，比表面积增加，晶体缺陷和畸变增多，提高了质子的传递能力和活性物质的利用率，其中以共沉淀方式添加１％钙的氢氧化镍电极的电化学性能最佳。