電化學(xué)工作站（Electrochemical workstation） 是電化學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱(chēng)，是電化學(xué)研究和教學(xué)常用的測(cè)量設(shè)備。主要有2大類(lèi)，單通道工作站和多通道工作站。應(yīng)用于生物技術(shù)、物質(zhì)的定性定量分析等。

主要應(yīng)用領(lǐng)域：

• 研究電化學(xué)機(jī)理

• 生物技術(shù)（醫(yī)療診斷，可穿戴）

• 物質(zhì)的定性定量分析（重金屬、農(nóng)殘、食品、水質(zhì)監(jiān)測(cè)）

• 常規(guī)電化學(xué)測(cè)試（電合成、電催化、電沉積、光致電化學(xué)、電化學(xué)發(fā)光）

• 納米科學(xué)研究

• 傳感器研究（氣體傳感器和生物傳感器， DNA、免疫、病毒）

• 腐蝕及防護(hù)研究（金屬腐蝕、緩蝕劑、涂層）

• 能源材料研究（鋰電池、太陽(yáng)能電池、燃料動(dòng)力電池）

• 電鍍研究（銅含量的分析）

1、 三電極體系

三電極體系含兩個(gè)回路，一個(gè)回路由工作電極和參比電極組成，用來(lái)測(cè)試工作電極的電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，另一個(gè)回路由工作電極和輔助電極組成，起傳輸電子形成回路的作用。

如上所述，三電極體系包括工作電極、對(duì)電極和參比電極，那么它們的選擇標(biāo)準(zhǔn)又是什么呢？

1.1工作電極

一般的工作電極需滿足以下三個(gè)條件：

①所研究的電化學(xué)反應(yīng)不會(huì)因電極自身所發(fā)生的反應(yīng)而受到影響，并且能夠在較大的電位區(qū)域中進(jìn)行測(cè)定。

②電極必須不與溶劑或電解液組分發(fā)生反應(yīng)。

③電極面積不宜太大，電極表面最好是均一平滑，且能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的方法進(jìn)行表面凈化。

常見(jiàn)的“惰性”固體電極有玻碳、鉑、金、銀、鉛、導(dǎo)電玻璃（FTO,ITO等）。常用的液體電極有液態(tài)汞。采用固體電極時(shí)，為了保證實(shí)驗(yàn)的重現(xiàn)性，需注意建立合適的電極預(yù)處理步驟。

1.2輔助電極（counter electrode）

輔助電極也叫對(duì)電極，其作用是和工作電極組成一個(gè)串聯(lián)回路，只起到導(dǎo)電的作用。

在電化學(xué)研究中經(jīng)常選用性質(zhì)比較穩(wěn)定的材料，比如鉑或者石墨。（在需要長(zhǎng)時(shí)間電化學(xué)實(shí)驗(yàn)的體系中最好選擇石墨電極，因?yàn)樽罱暮芏辔墨I(xiàn)表明，當(dāng)選用Pt做對(duì)電極時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)試往往會(huì)使Pt溶解，工作電極在掃描的過(guò)程中會(huì)沉積Pt，從而可能會(huì)影響工作電極的活性）

為了減少輔助電極極化對(duì)工作電極的影響，輔助電極本身的電阻要小，并且不易極化，其面積通常要求大于工作電極。其原因是在相同的電流下，如果電極面積大，那么電流密度小，根據(jù)B-V方程，其過(guò)電位小，極化小，因此電化學(xué)工作站的靈敏度高，干擾小。反過(guò)來(lái)說(shuō)，當(dāng)工作電極的面積非常小時(shí)，極化電流引起的輔助電極的極化可以忽略不計(jì)，即輔助電極的電勢(shì)在測(cè)量中始終穩(wěn)定，此時(shí)輔助電極可以作為測(cè)量回路中的電勢(shì)基準(zhǔn)，即可作為參比電極。例如，研究超微電極時(shí)，可用二電極體系就可以完成測(cè)量。

1.3參比電極（reference electrode）

一般的參比電極需滿足以下三個(gè)條件：

①電極電勢(shì)已知且穩(wěn)定，重現(xiàn)性好的可逆電極。即電極過(guò)程的交換電流密度相當(dāng)高，是不極化或難極化電極，因此能迅速建立熱力學(xué)平衡電位，其電極電勢(shì)符合Nernst方程。

②參比電極內(nèi)的電解液不與電解池中的電解液或相關(guān)物質(zhì)反應(yīng)。

③電極電位的溫度系數(shù)小。

④參比電極中的電解液離子滲透到溶液中不會(huì)影響工作電極的反應(yīng)。

常用的參比電極有：飽和甘汞電極（SCE）、Ag/AgCl電極、可逆氫電極（RHE）、Hg/HgO電極、Hg/Hg2SO4電極等。

一般在酸性或中性溶液中選擇飽和甘汞電極（SCE）或Hg/Hg2SO4電極，在堿性溶液中選擇Hg/HgO電極。當(dāng)然如果使用鹽橋，SCE在堿性溶液中也是可以使用的，前提是排除Cl離子對(duì)工作電極的影響。

2、電化學(xué)測(cè)試簡(jiǎn)述

電化學(xué)測(cè)定方法是將化學(xué)物質(zhì)的變化歸結(jié)為電化學(xué)反應(yīng)，也就是以體系中的電位、電流或者電量作為體系中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的量度進(jìn)行測(cè)定的方法。

常用的電化學(xué)測(cè)試方法技術(shù)

計(jì)時(shí)電流法（CA）、計(jì)時(shí)電位法（CP）、開(kāi)路電位（OCP）、循環(huán)伏安法(CV)、線性掃描伏安法(LSV)、差分脈沖伏安法(DPV)、常規(guī)脈沖伏安法(NPV)、方波伏安法(SWV)、交流阻抗（EIS）等。

3、電化學(xué)工作站的應(yīng)用

3.1腐蝕與防護(hù)的研究：恒電位極化，恒電流極化，線性極化，循環(huán)極化，腐蝕電位，電化學(xué)阻抗譜(EIS)等（極化電阻、腐蝕速率，塔菲爾曲線） 。旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)電極（RDE）模擬海洋船舶和管道液體流動(dòng)狀態(tài)。

腐蝕測(cè)試電解池、平板腐蝕測(cè)試池、涂層評(píng)價(jià)測(cè)試池、吸盤(pán)式腐蝕測(cè)試電解池等各種腐蝕測(cè)試池。

3.2電池能源的研究：循環(huán)伏安（最小掃速0.02 mV/s），恒電位、恒電流充放電，開(kāi)路電位，GITT和PITT。

3.3電化學(xué)氣體傳感器的研究及測(cè)試：

電化學(xué)體系氣體傳感器使用計(jì)時(shí)電流法（或電流檢測(cè)）進(jìn)行測(cè)試，大多數(shù)傳感器，如生物傳感器或氣體傳感器，需要使用此技術(shù)。儀器應(yīng)用恒定的電位Edc，電流以恒定間隔時(shí)間采樣測(cè)量。根據(jù)通氣體后輸出電流信號(hào)夠判斷傳感器的性能。

3.4 利用陽(yáng)極溶出伏安法測(cè)定痕量重金屬：

施加一定的電位下，使待測(cè)金屬離子部分地還原成金屬并溶入微電極或析出于電極的表面，然后向電極施加反向電壓，使微電極上的金屬氧化而產(chǎn)生氧化電流，根據(jù)氧化過(guò)程的電流一電壓曲線進(jìn)行分析的電化學(xué)分析法。

3.5 食品檢測(cè)和醫(yī)療診斷

檢測(cè)土豆中葡萄糖和蔗糖、牛奶中的乳糖、白葡萄酒中的亞硫酸鹽、大蒜的效力和辣椒的辣度等。

3.6多通道光致電化學(xué)分析系統(tǒng)

化學(xué)工作站與多功能LED光源連用時(shí)，可實(shí)現(xiàn)多種光電化學(xué)同步測(cè)量。