پتانسیواستات

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
Potentiostat3.png

پتانسیواستات (به انگلیسی: Potentiostat) دستگاهی است برای سنجش قطبش و تغییر پتانسیل یک ماده در خوردگی است.

در خوردگی این دستگاه برای رسم نمودار پتانسیل خوردگی-شدت جریان خوردگی بکار می‌رود.

اجزا[ویرایش]

این دستگاه نخستین بار در دهه 1960 بکارگرفته شد. پتانسیواستات با 3 الکترود کار می‌کند:

الکترود کاری که تکه‌ای از ماده مورد بررسی است و به وسیلهٔ سیمی ارتباط الکتریکی برقرار می کند.

الکترود مرجع که برای سنجش پتانسیل بکار می‌رود و معمولاً الکترود استاندارد کالومل یا الکترود نقره/کلرور نقره بکار می‌رود.

الکترود خنثی معمولاً از پلاتین است و تغییری در محیط مورد آزمایش نمی‌دهد.

روش کار[ویرایش]

با بکارگیری فراپتانسیل \eta یکبار آندی و بار دیگر کاتدی به الکترود کاری، و اندازه‌گیری اختلاف پتانسیل این الکترود با الکترود مرجع و همچنین اندازه‌گیری شدت جریان خالص آندی و بار دیگر کاتدی، رابطه بین پتانسیل و شدت جریان و نمودار خوردگی به دست می‌آید.

جستارهای وابسته[ویرایش]

اصول عملکرد

از سال 1942، زمانی که Hickling اولین پتانسیواستات سه الکترودی را ساخت جهت بهبود توانائیهای پتانسواستات پیشرفتهای اساسی صورت گرفته است..Hickling ایده مبتکرانه ای جهت کنترل اتوماتیک پتانسیل سل با استفاده از یک الکترود سوم:الکترود مرجع داشت.اصول او تا به امروز در عمل بدون تغییر باقی مانده است. در یک نگاه، یک پتانسیواستات اختلاف پتانسیل بین‌الکترود مرجع و الکترود کاری را اندازه گیری می کند. به طوری که جریانی را از الکترود کمکی عبور می دهد و اندازه جریان را به شکل افت ولتاژ iR در یک مقاومت سری (Rm) اندازه گیری می کند. آمپلی فایر کنترل کننده CA مسئول حفظ ولتاژ میان الکترود مرجع و الکترود کار تا حد امکان نزدیک به ولتاژ منبع ورودی Ei است. این آمپلی فایرخروجی خود را تنظیم می‌کند تابه طور اتوماتیک جریان سل را جهت برقراری شرایط تعادل کنترل کند. تئوری عملکرد آن با رجوع به معادلات مشخصی که برای مهندسین برق شناخته شده است بهتر توضیح داده می شود. قبل از مشاهده معادلات زیر، بایستی توجه شود که از نقطه نظر الکتریکی، سل الکتروشیمیایی و مقاومت سنجش جریان Rm ممکن است به صورت دو امپدانس درنظرگرفته شوند.Z1 شامل Rm به صورت سری با امپدانس فصل مشترکی الکترود کمکی و مقاومت محلول بین‌الکترود کمکی و مرجع است.Z2 امپدانس فصل مشترکی الکترود کاری به صورت سری با مقاومت محلول میان الکترودهای کاری و مرجع است. نقش آمپلی فایر CA این است که اختلاف پتانسیل بین ورودی مثبت(ورودی غیروارونگر) و منفی(وارونگر) را تقویت کند.این مسئله را به زبان ریاضی به صورت معادله زیر می توان نوشت:

Eout=A(E+-E-)=A(Ei-Er) (1)

A فاکتور تقویت CA است.در این نقطه می توان فرض کرد که مقدار جریان ناچیزی از الکترودمرجع جریان می یابد.این فرض صحیح می‌باشد چون الکترود مرجع به یک جریان سنج امپدانس بالا متصل می شود.بنابراین جریان سل به دو روش امکان دارد توصیف شود: (2) IC=Eout/(Z1+Z2) و (3)IC=Er/Z2 ترکیب معادلات (2)و(3) معادله (4)را نتیجه می دهد: (4) Er=Z2/(Z1+Z2)Eout =βEout βکسری از ولتاژ خروجی آمپلی فایر تقویت کننده است که به ورودی منفی ان برمیگردد، که فاکتوربازخورد نام دارد: β=Z2/(Z1+Z2) ترکیب معادلات(1)و(4)معادله(6)را نتیجه می دهد: (6) Er/Ei=Βa/(1+βA) زمانی که مقدار βA خیلی بیشتر از یک می شود، معادله (6)به معادله(7)تبدیل می شود، که یکی از معادلات بازخورد منفی است

Ei = Er

[۱]

منابع[ویرایش]

Mars G. Fontana, Corrosion Engineering, McGraw-Hill, 1987.