Elektrokimyasal Teknikler

PHE200 Fiziksel Elektrokimya Teknikleri Yazılımı, elektrot arayüz yapısını ve elektrokimyasal reaksiyonların mekanizma çalışmalarını kapsamlı bir biçimde gerçekleştirebilmeniz için gereken yazılımdır. PHE200 Yazılımı, Dönüşümlü Voltametri tekniği ile elektrokimya çalışmalarında sıkça kullanılan diğer voltametri tekniklerini içerir.

PHE200 yazılımının içerdiği elektrokimyasal teknikler:

• Cyclic Voltammetry
• Linear Sweep Voltammetry
• Chronoamperometry
• Repeating Chronoamperometry
• Multiple Step Potentiostatic
• Chronopotentiometry
• Repeating Chronopotentiometry
• Chronocoulometry
• Controlled Potential Coulometry

EIS300 Elektrokimyasal Empedans Spektroskopi Teknikleri yazılımı ile 10 µHz ile 1 MHz frekans aralığında empedans ölçümlerini yapabilirsiniz. 2 milliOhm' dan 10 teraOhm (10e12 Ohm)' a kadar olan Empedans ölçümleriniz için araştırma tabanlı Gamry' nin 4 modelinden birini kullanabilirsiniz.

Geleneksel empedans sistemlerindeki cihazların kapladığı büyük hacim/alan, yüksek empedans değerlerinin ölçümünde sınırlamalar ve yüksek maliyet gibi çoğu dezavantajların üstesinden gelinmiştir.

EIS300 yazılımı ile Potansiyostatik EIS, Galvonastatik EIS, Hibrid Galvanostatik EIS ve Mott-Schottky eğrileri gibi dört farklı empedans deneyini gerçekleştirebilirsiniz. EIS uygulamaları kaplama, yakıt hücresi karekterizasyonu, pil testleri, korozyon hızı belirleme, mekanik ve kinetik çalışmalar ile daha fazlasını içerir.

Sahip olduğu detaylı "Eşdeğer Devre Model Düzenleyicisi" ve "Eğri Eşleştirme (Fitting)" özelliği ile deney duzeneğinin elektriksel olarak ifadesi için ekstra bir yazılım ihtiyacı bulunmamaktadır.

Ayrıca ölçüm yapmadan önce seçilen eşdeğer devre modelleri üzerinde, girilen frekans aralıklarında ve devre elemanı değerlerinde Empedans grafiklerinin simulasyonunu yapılabilmektedir.

Standart Deneyler

• Potansiyostatik EIS: Geniş frekans aralığında empedans spektrumu elde eder. Elektrokimyasal hücrede hem 2 hemde 3 elektrot sistemi ile çalışılabilir. Kullanıcı AC potansiyelini, DC Ofset potansiyelini, başlama ve bitiş frekanslarını ve ölçülmüş veri noktalarının sayısını kontrol edebilir.
• Galvanostatik EIS: Geniş frekans aralığında empedans spektrumu elde eder. Elektrokimyasal hücre galvanostatik kontrol altındadır. Galvanostatik EIS açık devre potansiyelinin sürekli kaydığı pil ve korozyon testlerinde kullanışlıdır. Potansiyel değerleri düşük empedanslı pillerde çok küçük olduğu ve potansiyel çok yüksek çözünürlüklerde ölçülebildiği için bu özellik piller için önemlidir.
• Hibrid Galvanostatik EIS: Galvanostatik EIS'in bir formudur. Potansiyel değeri frekans aralığı boyunca kullanılan galvanostatik modda uygulanacak olan akımı belirlemek için hücreye uygulanan ilk potansiyelin verilerini kullanır. Alınan empedans değerleri istenilen potansiyele ulaşılmak için AC akımını ayarlamada kullanılır. Bu frekans aralığı boyunca oluşabilecek yüksek veya düşük potansiyeli engeller.
• Çoklanmış Potansiyostatik EIS: ECM8 Multiplexer aracılığıyla empedans taraması yapar. Verimliliği artıran bu özellik, kullanıcının tek bir cihazla 8 örneğe kadar çalışabilmesini sağlar.
• Mott-Schottky: Hücrenin empedansı DC offset potansiyeli aralığında tek bir test frekansı kullanılarak ölçülür. Hücre direnci ve kapasitans değeri (basit paralel RC modeli varsayılarak) DC voltajın bir fonksiyonu olarak gerçek zamanlı çizilir. Bu teknik genel olarak yarı-iletken ve ince tabaka formasyon çalışmalarında kullanılır.

Özellikler

• En hassas potansiyel ve akım ölçümü için sürekli AC genliği ve DC offset düzeltmesi
• Her frekansta gerçek zamanlı Lissajous (I vs. E) görüntüleme
• Bode ya da Nyquist diyagramlarını gerçek zamanlı olarak görüntüleme.
• Topraklanmış numunelerde EIS ölçümü için elektriksel olarak izole edilmiş potansiyostat.
• Otomatik ayarlanabilen 9 yada 11' lik akım bölgesi.
• Bode ve Nyquist'i de içeren çoklu çizim formatları.
• Empedans ya da Admitans çizimleri.
• Eşdeğer devre modelleri için Grafik Model Düzenleyicisi.
• "Complex non-linear least squares (Levenberg-Marquardt)" yada "Simplex" metotları ile eğri eşleştirme.
• EIS veri kalitesini değerlendirmek için "Kramers-Kronig" Dönüşümü.
• Gamry Sıralama Sihirbazı, Gamry'nin tüm tekniklerini kullanarak deney sırası belirleme.
• 8 hücreye kadar çalışabilme kapasitesi (ECM8 Multiplexer gerekir).

DC105 Korozyon Teknikleri yazılımı ile polarizasyon direnci, dönüşümlü polarizasyon ve galvanik korozyon gibi standart korozyon testlerini sadece bir tıklama ile gerçekleştirebilirsiniz. Standart teknikler yeterli olmadığında Gamry Instruments' a ait Explain™ isimli deney kontrol dili veya Microsoft VBA, C++ veya C# programlama dilleri ile kullandığınız tekniği değiştirebilir yada kendiniz için yeni bir teknik yaratabilirsiniz.

DC105 yazılımı bütün Gamry potansiyostat modelleri ile uyumludur. Otomatik olarak ayarlanabilen farklı akım değerlerine sahip referans bölgeleri, alınan her akım değeri için çözelti direnci hesaplayabilme (iR Compensation), 16 bit D/A ve A/D akım dönüştürücü, otomatik kalibrasyon, çok gelişmiş veri filtreleme gibi araştırma yaparken ihtiyaç duyulan özelliklere sahiptir. Sadece bir bilgisayara 8 adet potansiyostat bağlayarak aynı anda 8 farklı deney yapabilmenizi sağlayan MultEchem ve sıralı olarak 8 ölçüm yapmak için ECM8™ Multiplexer ünitesi ile DC105 yazılımını birlikte kullanabilirsiniz.

DC105 ile yapılan standart deneyler:

• Polarizasyon Direnci - ASTM G 59. ASTM G59 metoduna uygun hızlı ve tahrip edici olmayan korozyon hızı hesaplaması.
• Tafel Ölçümü - Geniş kapsamlı kinetik parametreler ve korozyon hızı ölçümleri.
• Potansiyostatik
• Potansiyodinamik - ASTM G5. ASTM G5 metoduna uygun korozyon bölgesi hesaplaması için geniş tarama tekniği.
• Elektrokimyasal Potansiyokinetik Reaktivasyon
• Rp & Ecorr Eğilim - Zamana bağlı korozyon hızı ölçümü, inhibitör taraması ve testi.
• Dönüşümlü Polarizasyon - ASTM G 61 ve F2129. ASTM G61 metoduna uygun çukurcuk ve koruma potansiyeli ölçümü. ASTM F 2129 metodu tıbbi cihazların karekterizasyonunda Dönüşümlü Polarizasyon tekniğinin kullanımını içermektedir.
• Kritik Çukurcuk Potansiyeli - ASTM F 746. Kabul görmüş ancak az kullanılan çukurcuk potansiyeli hesaplaması.
• Galvanik Korozyon - Metal çiftlerinin etkileşimi ve ZRA (Zero Resistance Ammetry) ölçümü.
• Galvanostatik
• Galvanodinamik
• Korozyon potansiyeli
• THE Repassivation Potential - ASTM G 192. Çatlak korozyonu için pasifleşme potansiyeli ölçümü.

PWR800 Elektrokimyasal Enerji Teknikleri, ileri düzey elektrokimyasal cihazlara uygulanabilecek teknikleri içeren bir yazılımdır. Gamry potansiyostat cihazınız ile desteklenen bu yazılım, enerji çalışmalarını kolaylaştırmak için tasarlanmıştır. PWR800 basit ve kullanımı kolay standart tekniklerin yanı sıra daha karmaşık testler için güçlü bir sıralama sihirbazına sahiptir.

Enerji teknolojisinde kullanılan elektrokimyasal hücreler:

• Piller/Bataryalar
• Yakıt Pilleri
• Süperkapasitörler
• Güneş Pilleri

PWR800 yazılımı Gamry Reference 600 ve Reference 3000 model potansiyostatları ile uyumludur. Çoğu zaman, elektrokimyasal enerji çalışmaları için araştırmacılar tarafından 3 Amper akım kapasitesine sahip olan Reference 3000 modeli tercih edilir. Yüksek akım ölçüm ve kontrolüne ek olarak, Referans 3000 Harici Elektrometre opsiyonu sunar. Harici Elektrometre, 8 adet yüksek-voltaj diferansiyel potansiyel girişine sahiptir. Bu girişler ESC yığınındaki hücrelerin potansiyelini ölçmede veya bir elektrokimyasal hücredeki farklı referans elektrotları ölçmeye yarar. Harici elektrometre opsiyonu pil yığınlarının çalışılmasında kullanılan güçlü bir araçtır.

Standart Deneyler

• Cyclic Charge-Discharge: Bu testler ikinci derece pillerin ve süperkapasitörlerin karakterizasyonunda kullanılır.
• Discharge Curve: Boşaltma eğrisi yakıt hücrelerinde ve birincil pillerde kullanılan en yaygın tekniktir.
• Charge Curve: Bu teknik kontrollü akım uygulayarak cihazı şarj etmek için kullanılır. Şarj eğrisinde belirlenen bir potansiyel limitine ulaşıldığında otomatik sonlandırma mümkündür.
• Cyclic Charge-Discharge with EIS: Elektrokimyasal cihazlarda kapasite azalmasının nedenlerinin belirlenmesinde için EIS (Electrochemical Impedance Spectroscopy) güçlü bir tekniktir. Bu teknikte, EIS eğrileri doldurmadan, boşaltmadan yada her ikisinin ardından alınabilir. Bu işlem için EIS300 yazılımının lisansı gerekmektedir.
• Cyclic Voltammetry: Bu elektrokimyasal teknik pil ve süperkapasitör araştırmacıları için standart bir tekniktir. Elektrokimyasal sistemin indirgenme ve yükseltgenme özellikleri Dönüşümlü Voltametri ile kolayca incelenebilir.
• Polarization Curves: Elektrokimyasal bir cihazda potansiyele karşı yük eğrisinin otomatik ölçümüdür.
• Galvanostatic: Elektrokimyasal cihazı el kontrollü doldurma-boşaltma tekniğidir.
• Potantiostatic: Elektrokimyasal bir cihazın potansiyel kontrolü için kullanılır.

Özellikler

• Kolay kullanım için tasarlanmıştır... (Örneğin, kullanıcı akım polaritelerini girmek zorunda değildir)
• Boşaltma deneyleri sabit akım, sabit yükleme veya sabit potansiyel olmak üzere 3 farklı modda gerçekleştirilebilinir.
• Eşsiz cihaz kontrol sistemi, deney sırasında cihazın aşırı yüklenmesinden kaynaklanabilecek şarj kaybının olmayacağını garanti eder.
• Deney sırasında görüntülenen grafikler eş zamanlı olarak ayarlanmıştır.
• Gamry Sıralama Sihirbazı: Gamry'nin bütün elektrokimyasal tekniklerini yapılacak olan deneye göre sıralamanızı sağlar.
• Alınan bir veri limit dışında ise deneyi otomatik olarak durdurabilirsiniz.
• Kullanıcı kontrollü açıklama metni yeni deneyinizin temellerini oluşturmanızı sağlar.

PV220 TM Puls Voltametri yazılımı elektroanalitik çalışmalarınızda kalitatif ve mekanistik analizleri yapabileceğiniz elektrokimya yazılımıdır. Diferansiyel Puls Voltametri, Kare Dalga Voltametri ve diğer sık kullanılan puls voltametri tekniklerini içerir.

Düşük akım değerleri ile çalışabilme kapasitesi olan Gamry Potansiyostat sistemleri ve PV220 yazılımının kombinasyonu ile düşük konsantrasyon limitlerinde ölçüm alabilir, PV220 yazılımındaki sıyırma teknikleri ile bu konsantrasyonlarda çalışırken daha iyi sonuçlar alabilirsiniz.

PV220 Puls Voltametri Teknikleri Katı Elektrot (Platin, Altın, Camsı Karbon, Grafit,...), Döner Disk ve Civa Damla Elektrot gibi hemen hemen bütün elektrot çeşitleri ile uyumludur.

PV220'nin içerdiği puls teknikleri:

• Square Wave
• Square Wave Stripping
• Differential Pulse
• Differential Pulse Stripping
• Normal Pulse
• Normal Pulse Stripping
• Reverse Normal Pulse
• Reverse Normal Pulse Stripping
• Sampled D.C.
• Sampled D.C. Stripping
• Generic Pulse

VFP600 (Sanal Ön Panel Yazılımı) Gamry Potansiyostatları için hazırlanmış yazılım tabanlı bir ön panel uygulamasıdır. VFP600 ile basit elektrokimya deneylerini kolaylıkla ve ekonomik bir şekilde gerçekleştirebilirsiniz.

VFP600 Virtual Front Panel yazılımı, araştırma seviyesindeki Gamry Potansiyostat cihazınızı ön paneli olan manuel bir sisteme çevirmektedir. Potansiyostatik, Galvanostatik ve ZRA modlarını kullanabileceğiniz yazılım, uzun süreli potansiyostatik/galvanostatik polarizasyon testleri ve batarya/pil doldurma-boşaltma deneyleri için idealdir. Geniş bir tarama hızı aralığı ile dönüşümlü voltametri çalışabilirsiniz. Aldığınız verileri hem lineer hem de logaritmik olarak grafiğe aktarabilme seçeneği ile basit korozyon deneylerini de gerçekleştirebilirsiniz. Ayrıca puls kaplama çalışmaları için kolayca kare dalga tekniğini uygulayabilirsiniz.

Bunlara ek olarak, VFP600 üç olağanüstü özelliğe sahiptir;

• VFP600 yazılım paneli olduğu için yapılan deneye müdahale edebilirsiniz. Bu nedenle gerçek bir donanım ön panelinden daha kullanışlıdır.

• El ile kullanılan bir cihazda olduğu gibi deney sırasında istenilen değişiklikler yapılabilir.

• El ile kullanılan bir cihazda mümkün olmayan veri kaydı mümkündür.

VFP600 fonksiyonlara göre organize edilmiştir;

Signal Generation (Sinyal Üretimi): Hücreye uygulanacak olan dalga formunu belirler.
Single Point (Sabit Değer): Sabit bir potansiyel veya akım uygular.
Predefined (Öntanımlı): Hücreye üçgen, kare dalga, sinüs, kosinüs sinyalleri uygular.
From File (Sinyal dosyasından): Sinyal ASCII formatta kaydedilen bir metin dosyasından alınan değerlere göre oluşturulur. Bu özellik ile istenen herhangi bir formdaki dalga sinyali hücreye uygulanabilmektedir.

eChem Elektrokimya Araç Seti, Gamry Potansiyostatınızı LabVIEW, Visual Basic yada C++ gibi programlama dilleriyle kontol etmeniz için geniş kapsamlı yazılım araçları sunar.

Bu araçlar ile Gamry Potansiyostatınızı OEM uygulamalarına entegre edebilmeniz için kullanıcı tanımlı deneyler yaratabilir yada özel kullanıcı ayarlarını tasarlayabilirsiniz.

Gamry Elektrokimya araçlarına aşağıdaki durumlarda ihtiyaç duyabilirsiniz:

• Kendi özel deneylerinizi tasarlamak istiyorsanız
• Potansiyostat cihazınızı kontrol için kendi sisteminize kendi yazılımınızla entegre etmek istiyorsanız
• Basit ve minimal arayüzün önemli olduğu bir kalite kontrol ortamında potansiyostatınıza özel bir arayüz tanımlamak istiyorsanız
• Potansiyostatınızı eksiksiz olarak özelleştirmek için alternatifli sistem kontrolü yapmak istiyorsanız

Bu özelliğin işe yarayacağı durumlara örnek olarak; AFM (Atomic Force Microscopy) ile Elektrokimya, Elektrokimyasal Quartz Kristal Mikrobalans yada Spektrokimyayı birleştirmek verilebilir. Yakıt pili ve pil araştırmacıları eChem araçlarını Gamry potansiyostatlarını kendi sistemlerine entegre etmek için kullanabilirler.

Gamry Elektrokimya araçları farklı işlevlere sahip, üç yazılım kütüphanesinden oluşur;

• eChemBasic: Potansiyostat fonksiyonlarının ve kullanıcı tanımlı sinyal uygulamalarının temel kontrolünü sağlar
• eChemDC: Dönüşümlü Voltametri, Puls Voltametri, DC korozyon teknikleri dahil tüm DC tekniklerini içerir.
• eChemAC:Empedans (EIS) ölçümüne ve EFM deneylerine olanak sağlar.

Sahip olduğu örnek uygulamalar ile LabVIEW, VBA, ve Visual C++ gibi program dillerini kullanarak, hem DC hem de AC deneyleri için hızlı uygulama geliştirme imkanı bulunmaktadır. Bu uygulamalar öğrenme zamanını azaltmak ve eChem Toolkiti işleme koymak için çok kullanışlıdır.