温度对粉土电化学特性影响的试验研究

为了研究不同温度下粉土电化学性质的变化规律,通过使用电化学法测量粉土在五个温度梯度下的电化学阻抗谱图,运用Zsim Demo拟合其等效电路,研究电路参数的变化规律及分析其机理,结果表明:温度对粉土Nyquist图影响表现为高频区和中频区的两个时间常数下的圆弧以及低频区的扩散斜线;Bode图表现为随着温度的上升,土的阻抗模值持续减小;不同温度所对应的实际等效电路包含了溶液电阻、电荷传递电阻、常相位角元件、多孔层的电阻元件、电容元件以及扩散电阻六个电化学元件;随着温度的升高,电极发生反应的速率随之增快,电荷在土中的导体相转移速度增快,表现出溶液电阻、电荷传递电阻、多孔层的电阻均在-20℃时最大,而常相位角原件的双电层电容参数值在20℃时达到最大。     

pH对粉土电化学特性的影响试验研究

通过配制五种不同pH的粉土土样,运用电化学阻抗谱(EIS)研究了pH对粉土电化学特性的影响,试验结果表明:pH对粉土Nyquist图影响表现为准Randles型曲线,即高频区一个圆弧和低频区的斜线;Bode图中阻抗模值随着频率上升而下降并随着粉土的pH的改变呈规律性变化;不同pH的粉土其等效电路模型主要包括溶液电阻、电荷传递电阻、常相位角元件及扩散电阻四个电化学元件,其中溶液电阻、电荷传递电阻、扩散电阻的数值均在粉土的pH为7时最大,而常相位角元件双电层电容参数值在粉土的pH为7时最小。     

pH值对粉土电化学特性的影响试验研究

通过配制五种不同pH值的粉土土样,运用电化学阻抗谱（EIS）研究了pH值对粉土电化学特性的影响,试验结果表明：pH值对粉土Nyquist图影响表现为准Randles型曲线,即高频区一个圆弧和低频区的斜线;Bode图中阻抗模值随着频率上升而下降并随着粉土的pH值的改变呈规律性变化;不同pH值的粉土其等效电路模型主要包括溶液电阻、电荷传递电阻、常相位角元件及扩散电阻四个电化学元件,其中溶液电阻、电荷传递电阻、扩散电阻的数值均在粉土的pH值为7时最大,而常相位角元件双电层电容参数值在粉土的pH为7时最小     

碳酸氢钠饱和盐渍砂土的电化学特性试验研究

为分析碳酸氢钠含量对饱和盐渍砂土的电化学特性影响,通过配置4组不同浓度的碳酸氢钠溶液与标准砂混合形成碳酸氢钠饱和盐渍砂土;运用三电极体系下电化学阻抗谱法研究了不同含量的碳酸氢钠饱和盐渍砂土的电化学特性。研究结果表明:不同含量碳酸氢钠饱和盐渍砂土的Bode图中的阻抗模值随着碳酸氢钠含量的增加和频率的增加都呈现减小的趋势;Nyquist图主要包括高频区的圆弧、中频区的直线段及低频区的圆弧;且等效电路含有两个时间常数。碳酸氢钠饱和盐渍砂土的等效电路由电极与溶液界面的电荷转移电阻、扩散电阻、常相位角元件、砂粒固液界面电阻、砂粒固液界面电容以及溶液电阻六部分组成。碳酸氢钠含量的增加使得孔隙液中的离子浓度增加、扩散层内的离子向砂粒表面的转移能力增强、土水离子交换更频繁,导致溶液电阻和砂粒固液界面电阻随着含量的增大而减小;砂粒固液界面电容、常相位角元件的电容随着碳酸氢钠浓度的增大而增大。     

镉污染粉土电化学特性试验研究

基于电化学测试技术,将电化学阻抗谱(EIS)理论与测试技术应用于镉污染粉土内部结构和电化学特性的研究。通过试验得出镉污染粉土的Nyquist图表现为一个时间常数的容抗弧,Bode图中阻抗模值受污染介质含量和频率的影响;模拟分析得到镉污染粉土的等效电路模型,主要包括溶液电阻、固液界面电阻和固体颗粒表面双电层电容三个主要电学元件;通过拟合等效电路参数值后得出:溶液电阻随着污染介质含量的增大呈对数减小,固液界面电阻随着污染介质含量的增大呈线性减小;固体颗粒表面双电层电容随着污染介质含量的增大呈指数增大。     

Na/Al对赤泥-煤系偏高岭土地聚合物电化学响应的影响

本文对养护28d龄期不同Na/Al条件下的赤泥-煤系偏高岭土地聚合物的单轴抗压强度和电化学阻抗响应进行了系列测试和分析。根据地聚合物中离子扩散的特点,建立了基本等效电路模型,利用ZSimDemo3.30d软件拟合与解析等效电路,分析各电路元件参数与Na/Al的关系。结果表明,赤泥-煤系偏高岭土地聚合物的抗压强度随着Na/Al的增大呈先增大后减小的趋势。电化学阻抗谱测试结果显示,Nyquist图均呈现高频区扁平容抗弧和低频区不明显的扩散曲线;等效电路模型为R(Q(RW)),且随着Na/Al的增大,地聚合物体系的总电阻和硅铝酸盐凝胶中的双电层电容均呈先增大后减小的趋势,而电荷转移电阻随着Na/Al的增大呈减小趋势。本研究运用电化学阻抗谱技术对地聚合物的电化学阻抗特征进行分析,揭示了赤泥-煤系偏高岭土地聚合物抗压强度随Na/Al的变化规律,同时也证明了电化学阻抗谱技术运用于地聚合物强度测试的可行性,为地聚合物无损检测技术提供新思路、新手段。     

砂土的电化学阻抗特性及其试验研究

通过电化学工作站测试了不同颗粒尺寸、不同含水量砂土体系的电化学阻抗谱图,利用Z-View软件拟合与解析其等效电路,分析电路参数与颗粒尺寸、不同含水量的变化关系,并研究了各个参数之间的相互关系。结果表明:砂土的电化学阻抗谱呈准Randles模型,其等效电路元件包括:孔隙溶液电阻、固-液界面电容、电荷转移电阻、扩散阻抗。Bode图中阻抗模值随着频率、含水量及颗粒尺寸的增大呈下降趋势;当含水量相同时,孔隙溶液电阻基本相同,随着颗粒尺寸的增大,固-液界面电容呈增大趋势,电荷转移电阻、Warburg扩散系数呈减小趋势;当颗粒尺寸相同时,随着含水量的增大,固-液界面电容呈增大趋势,孔隙溶液电阻、Warburg扩散系数呈减小趋势。研究结果对电化学阻抗谱理论在岩土工程性质方面的应用与研究提供新的思路与技术。     

氯化钠盐渍砂土电化学特性的试验研究

为分析盐含量对氯化钠盐渍砂土电化学特性的影响,通过配置4组不同浓度的氯化钠溶液与标准砂混合形成氯化钠盐渍砂土。采用CS350电化学工作站获取氯化钠盐渍砂土的电化学阻抗谱图,运用Zview、ZsimDemo进行拟合其等效电路,研究各个参数的变化规律及探讨其机理分析。结果表明:不同盐含量对氯化钠盐渍砂土的Nyquist图均影响较小,均表现为高频区的平扁容抗弧半圆和低频区的近45°斜线的图谱特征;且随着盐渍砂土中氯化钠含量的增加,容抗弧和扩散半径都呈减小的趋势。Bode图中阻抗模值随着盐渍砂土中氯化钠含量的增加和频率的增大都表现为减小的趋势。通过计算、分析和模拟其等效电路,得到盐渍砂土的等效电路元件主要包括:溶液电阻、砂土多孔层电容和电阻、固液界面形成的双电层电容和法拉第阻抗。由于氯化钠含量增大,盐渍砂土的孔隙溶液离子浓度上升,可自由移动的正负离子增多,致使体系中的电荷分离以及电荷转移等过程更加容易,促使体系反应速度加快,表现出溶液电阻、多孔层电阻和电荷转移电阻均呈减小趋势,导电能力增强,多孔层电容和双电层电容均呈增加趋势,储存电荷能力增强。     

灰土电化学阻抗谱(EIS)与力学性能的试验研究

在电化学体系研究和分析中,电化学阻抗谱的拓扑结构是一项十分重要的内容。把灰土的的电化学阻抗谱性质和其抗剪强度指标联系起来,可以得出一定关系,这为灰土的力学性能测试提供一个新的方式和途径。通过对不同龄期的灰土电化学测试,得出Nyquist图和Bode图,用相应的等效电路模拟其电化学阻抗谱并得出其参数;结合灰土的内部反应机理,分析参数变化过程,以及与相应龄期灰土抗剪强度指标的关系。试验结果表明:灰土的硬化过程可以分为前期和相对稳定期;其阻抗谱在前期呈现准Randles模型,相对稳定期呈现非Randles模型;通过等效电路模拟,得出其电路的参数:灰土溶液电阻Rs、灰土内部双电层CPE、电荷转移电阻Rt以及扩散阻抗ZW。随着龄期的增长,Rs、Rt、ZW在不断增大,CPE不断减小;通过灰土内部反应机理与等效电路参数的分析,灰土的黏聚力c、内摩擦角φ可以用参数α,β表示出增长的关系。     

泡沫水泥-粉煤灰材料的强度及其电化学特性

基于水泥基材料的电化学体系,研究了冻融条件下不同粉煤灰掺量对泡沫轻质水泥基材料的无侧限抗压强度与电化学参数的影响规律,建立相应的等效电路模型,分析表明：随着粉煤灰掺量的增加,造成胶体之间产生“滑移”现象,使得材料抗压强度不断降低;Nyquist图由高频段与中频段两个时间常数及低频区的扩散阻抗组成,相应的等效电路模型中的Q和Cd不断减小,Rt、W、Rl与Rs不断增大;泡沫轻质水泥-粉煤灰材料的强度与电化学元件参数间为指数关系。     

高贝利特硫铝酸盐水泥水化过程的电化学阻抗谱

利用电化学阻抗谱法研究高贝利特硫铝酸盐水泥水化过程,得到不同水灰比下(0.6、0.8、1.0)的电化学阻抗谱曲线,并提出一种考虑弥散效应和水泥/电极界面扩散过程的等效电路模型,分析水泥水化过程中电化学阻抗参数和分形维数的变化规律.研究表明:不同水灰比下,高贝利特硫铝酸盐水泥的电化学阻抗谱具有相同的变化趋势.在整个水化过程中,随着龄期的增加和水灰比的减小,阻抗参数值和孔体积的分形维数增大,水泥的总孔隙率减小,结构变得密实;孔表面的分形维数则随着龄期的增加和水灰比的减小而减小.     

染料敏化太阳能电池的内部阻抗分析

为了进一步研究染料敏化太阳能电池的性能与内部阻抗的关系，应用电化学阻抗谱来研究电池内部电子转移过程的阻抗特性．结合适当的等效电路和理论模型对电池的阻抗谱图进行分析，结果表明，电池的内部阻抗主要来自至少3个方面：高频区域为铂和电解质界面的阻抗；中频区域为电子在二氧化钛薄膜中的传输和复合阻抗；低频区域为电解质内部的扩散阻抗．其中电子在二氧化钛薄膜中的传输和复合阻抗是影响染料敏化太阳能电池内部阻抗的主要方面，电解质的扩散对电池内部阻抗的影响较小．     

Influence of Cr3+ concentration on the electrochemical behavior of the anolyte for vanadium redox flow batteries

The composition of electrolyte affects to a great extent the electrochemical performance of vanadium redox flow batteries(VRB).The effects of Cr3+ concentration in the anolyte on the electrode process of V(V)/V(IV) couple have been investigated by cyclic voltammetry(CV) and electrochemical impedance spectroscopy(EIS).It was found that Cr3+ causes no side reactions,but affects the electrochemical performance of V(V)/V(IV) redox reaction,including the reaction activity,the reversibility of electrode reaction,the diffusivity of vanadium ions,the interface film impedance,and the electrode reaction impedance.The experimental results show that Cr3+ within a certain concentration range can improve the reversibility of electrode reaction and the diffusion of vanadium ions.With the Cr3+ concentration increasing from 0 to 0.30 g L-1,the reversibility of V(V)/V(IV) reaction increases,while the diffusion resistance decreases.Correspondingly,the diffusion coefficient of vanadium ions increases from(5.48-6.77) × 10-7 to(6.82-8.44) × 10-7 cm2 s-1,an increase of ～24%.However,the diffusion resistance increases and the diffusion coefficient decreases when Cr3+ concentration is over 0.30 g L-1,while the impedances of the interface,the film as well as the charge transfer increase continuously.As a result,Cr3+ with a certain concentration improves the diffusion and mass transfer process,but the resistances of the film,the interface,and the charge transfer rise.Furthermore,Cr3+ concentration of no more than 0.10 g L-1 has few effect on the electrode reaction process,and that of no more than 0.30 g L-1 is favorable to the diffusion of vanadium ions.     

电沉积金属铬过程中阴极反应机理的研究

采用电化学阻抗、阴极极化曲线等测试技术,考察了铬酸溶液中金属铬的电沉积过程,实验证实了镀铬阴极过程中表面吸附膜的存在,它改变了阴极表面的状态,导致阴极极化曲线上出现电流峰,迫使阴极电位负移,为金属铬的电沉积创造了条件。电化学阻抗测量发现,在Ｎｙｑｕｉｓｔ图上出现一个代表吸附膜的“感抗圈”,据此,推导了表面膜电阻的大小,并探讨了Ｈ２ＳＯ４对阴极表面吸附膜电阻大小的影响。