交流阻抗法，英文名稱(chēng)：Ac impedance method，是一種利用小幅度交流電壓或電流對電極擾動(dòng)，進(jìn)行電化學(xué)測試的方法。

概念介紹

拼音：jiaoliuzukangfa

英文名稱(chēng)：Ac impedance method

說(shuō)明：一種利用小幅度交流電壓或電流對電極擾動(dòng)，進(jìn)行電化學(xué)測試的方法。從獲得的交流阻抗數據，可以根據電極的摸擬等效電路，計算相應的電極反應參數。若將不同頻率交流阻抗的虛數部分對其實(shí)數部分作圖，可得虛、實(shí)阻抗（分別對應于電極的電容和電阻）隨頻率變化的曲線(xiàn)，稱(chēng)為電化學(xué)阻抗譜（electrochemical impedance spectrum;EIS）或交流阻抗復數平面圖。該法在電化學(xué)中的應用已較普遍。

特點(diǎn)介紹

⒈可以研究修飾電極表面的性質(zhì)

⒉用小幅度交流信號擾動(dòng)電解池，觀(guān)察體系在穩態(tài)時(shí)對擾動(dòng)跟隨的情況

⒊可以明顯的看出修飾電極表面的電子傳遞速率與裸電極表面的電子傳遞速率的區別。

電化學(xué)阻抗譜（EIS) 優(yōu)于其它暫態(tài)技術(shù)的一個(gè)特點(diǎn)是，只需對處于穩態(tài)的體系施加一個(gè)無(wú)限小的正弦波擾動(dòng)，這對于研究電極上的薄膜，如修飾電極和電化學(xué)沉積膜的現場(chǎng)研究十分重要，因為這種測量不會(huì )導致膜結構發(fā)生大的變化。此外，E IS 的應用頻率范圍廣（

)，可同時(shí)測量電極過(guò)程的動(dòng)力學(xué)參數和傳質(zhì)參數，并通過(guò)詳細的理論模型或經(jīng)驗的等效電路，即用理想元件（如電阻和電容等）來(lái)表示體系的法拉第過(guò)程、空間電荷以及電子和離子的傳導過(guò)程，說(shuō)明非均態(tài)物質(zhì)的微觀(guān)性質(zhì)分布，因此，E IS 現已成為研究電化學(xué)體系和腐蝕體系的一種有效的方法。

一般特征

對于導電高分子膜的修飾電極，其EIS 特征類(lèi)似于多孔電極或氧化還原電極的EIS 的行為，典型的復平面阻抗圖的特征為： ⑴ 在高頻區有一個(gè)由界面電荷轉移過(guò)程產(chǎn)生的圓心在實(shí)軸下的半圓，可用電阻和電容的并聯(lián)結合來(lái)表示。當

，半圓與實(shí)軸的交點(diǎn)為

，其中

和

分別表示溶液和膜的未補償歐姆電阻;

⑵ 中間頻率區為電活性物種在膜中的有限擴散引起的W ar-burg 型阻抗，其斜率小于45°；

⑶ 低頻區對應于高分子內電荷的飽和所引起的純電容阻抗。

應用介紹

電導率測量有直流法和交流法兩種，直流法可以測量樣品的總電阻即體電阻和晶界電阻之和，而交流法可以將體電阻和晶界電阻對總電阻的貢獻分開(kāi)，故而自七十年代以來(lái)在固體電解質(zhì)（快離子導體）的研究中，交流阻抗譜技術(shù)得到了廣泛的應用。交流阻抗譜分析對于確定材料的基本電化學(xué)參量，了解材料的結構特點(diǎn)和離子輸運機制，都具有重要的應用意義。

交流阻抗譜法是交流法測量電導率的發(fā)展，它通過(guò)往測試體系上施加一個(gè)頻率可變的正弦波電壓微擾，測試其阻抗的頻率響應，來(lái)得到固體電解質(zhì)和界面的相應參數。對于一個(gè)電池體系（包括電解質(zhì)和電極），當施加一個(gè)正弦波微擾信號：

（2-1）

（其中U為電壓有效值，ω為角頻率，

，f為交流頻率，t為時(shí)間，為電壓初相位， ，Re為取實(shí)部。）

回路所產(chǎn)生的電流一般也為正弦波，可以寫(xiě)為：

（2-2）

定義：電壓相量

電流相量

則測量體系的阻抗可以表示為：

（2-3）

例如，對于純電阻R， ；

對于純電容C，

對于純電感 L，

對于一個(gè)電阻R 和電容C并聯(lián)的電路，其阻抗為：

（2-4）

一般是把不同頻率下測得的阻抗（）和容抗（）作復數平面圖，橫坐標為，縱坐標為，得到的圖稱(chēng)為阻抗譜圖（也稱(chēng)Nyquist圖）。