Applications

Le traitement automatique des échantillons et leur analyse apportent de grands avantages aux mesures de routine pour un grand nombre d'échantillons. Metrohm propose une large gamme d'appareils performants pour la manipulation des liquides (Liquid Handling), qui sont associés à la gamme Autolab et pilotés directement par le logiciel NOVA.

Le 800 Dosino de Metrohm est le véritable cheval de labeur de tout dispositif de manipulation des liquides automatisé. Cet appareil peut être utilisé de manière pratique avec le logiciel NOVA et sans aucun problème dans les mesures électrochimiques réalisées avec des systèmes Autolab.

Le 858 Professional Sample Processor de Metrohm est un système robotique destiné à la manipulation des liquides (Liquid Handling), capable de traiter automatiquement un grand nombre d'échantillons. Cet appareil constitue une plateforme commandée directement par le logiciel NOVA, qui réalise conjointement avec les potentiostats/galvanostats Autolab des mesures électrochimiques automatisées à grand débit.

Une batterie au nickel-métal-hydrure (NiMH) est une pile rechargeable comme la pile nickel-cadmium (NiCd) où toutefois l'anode n'est pas recouverte de cadmium mais d'un alliage absorbant l'hydrogène. Le nickel constitue la cathode comme pour les piles NiCd. La sortie de tension de tels blocs est directement proportionnelle au nombre de cellules individuelles du bloc. Dans certains cas, la tension totale peut dépasser les 10 V maximum, ce que les Autolab potentiostats/galvanostats peuvent mesurer. Pour appliquer des tensions supérieures à 10 V et les mesurer, nous avons étudié un multiplicateur de tension qui élargit la gamme de tension de l'Autolab.

Les piles lithium-ions (Li-Ion) sont d'importants accumulateurs d'énergie sur le marché. Une pile lithium-ions typique se compose généralement d'une ou de plusieurs cellules. La charge et la décharge galvanostatique pendant divers cycles sont caractéristiques des cellules et piles Li-ions.

This Application Note outlines GITT, a key technique for studying Li-ion battery kinetics, OCV, and diffusion, using INTELLO for streamlined control and analysis.

Pendant la charge et la décharge d'une pile Li-ions, les ions lithium circulent d'une électrode à l'autre par l'intermédiaire de l'électrolyte. Il est à ce sujet très important de connaître les coefficients de diffusion chimique du matériau des électrodes. La technique de titrage potentiostatique intermittent (PITT) est l'un des procédés les plus fréquemment employés pour obtenir des indications sur les coefficients de diffusion du matériau de l'électrode active.

La corrosion désigne un processus qui entraîne la détérioration ou la dégradation du métal. L'exemple de corrosion le plus courant est la formation de rouille sur l'acier. La plupart des phénomènes de corrosion sont de nature électrochimique et consistent en au moins deux réactions sur la surface du métal corrodé.

Les méthodes électrochimiques offrent une alternative aux méthodes traditionnellement utilisées pour déterminer la vitesse de corrosion. Par exemple, la vitesse de corrosion, c'est à dire la vitesse à laquelle un spécimen se corrode, peut être calculée à l'aide de mesures électrochimiques simples telles que la voltampérométrie à balayage linéaire (LSV - Linear Sweep Voltammetry).

Polarization resistance (Rp) can quantify the corrosion resistance of metals as an alternative to Tafel analysis. Its methodology and practical use as described in ASTM G59 are discussed.

La spectroscopie d'impédance électrochimique, SIE en abrégé, s'est révélée être très efficace pour les mesures de la résistance de polarisation par rapport aux systèmes de corrosion et la détermination des mécanismes de corrosion.

Cette Application Note repose sur la norme ASTM G150, établie dans le but de tester la résistance à la formation de piqûres à température élevée de l'acier inoxydable et d'autresalliages liés à l'acier inoxydable. Ceci est obtenu en déterminant la température critique de piqûration (CPT) indépendante de la tension, définie comme la température la plus basse à laquelle l'évolution des piqûres s'amorce. L'expérience CPT consiste à appliquer une tension à l'échantillon tandis que la température de la cellule est augmentée, et à enregistrer l'intensité.

This Application Note evaluates corrosion in Type 430 stainless steel according to ASTM G5 with VIONIC powered by INTELLO and an ASTM-compliant corrosion cell setup.

La norme ASTM B825 sert à déterminer la corrosion et le film de ternissement sur les surfaces métalliques. Ceci est obtenu par application de la méthode dite de réduction cathodique. Une procédure de reproduction de l'ASTM B825 est présentée à l'aide d'un Autolab PGSTAT302N et d'une cellule de corrosion Autolab de 1 L de Metrohm.

Une électrode de référence possède un potentiel électrochimique exactement défini et stable (à température constante) auquel sont comparés les potentiels appliqués ou mesurés dans une cellule électrochimique. Une bonne électrode de référence est donc stable et non polarisable. En d'autres termes, le potentiel d'une telle électrode est maintenu stable dans l'environnement utilisé, ainsi qu'au passage d'un courant faible. Cette Application Note répertorie les électrodes de référence les plus utilisées, ainsi que leurs domaines d'utilisation.

This application explains ohmic iR drop in electrochemical cells, its causes, and strategies to minimize its impact for accurate and reliable potential measurements.

This application introduces two tools (current interrupt and positive feedback) that measure and compensate for up to 90% of the ohmic iR drop, a common error in electrochemistry.

Dans cette Application Note, des signaux de potentiel analogiques et numériques en forme de marches d'escalier sont appliqués à une électrode de travail en platine dans une solution acide. Les différences entre les courants mesurés sont mises en relief et comparées à une expérience similaire dans laquelle le courant est calculé à partir de la charge mesurée.

Cette Application Note fournit un aperçu général du principe de fonctionnement d'un potentiostat/galvanostat. Selon l'application, les connexions de l'appareil à la cellule électrochimique peuvent (ou doivent) être réalisées de différentes manières. Les trois structures les plus fréquentes de cellules électrochimiques sont présentées ci-après avec le rôle des électrodes employées lors de mesures électrochimiques.

La permittivité relative εr, également appelée constante diélectrique, est d'une grande importance pour la caractérisation des matériaux. Elle peut être définie comme le rapport entre la quantité d'énergie électrique stockée dans un matériau et la quantité d'énergie électrique stockée dans le vide. L'un des moyens les plus simples de connaître la permittivité relative est de la calculer à partir des valeurs de capacité. Cette Application Note compare cinq techniques permettant d'extraire les valeurs de capacité.

The oxygen reduction reaction (ORR) is important to the functional readiness of a fuel cell. Rotating ring disk electrode (RRDE) experiments allow the reaction to be studied in hydrodynamic conditions to determine kinetic properties via the Levich and Koutecký-Levich equations. Mechanistic information is simultaneously obtained from the reaction of intermediates at the secondary (ring) electrode. This application note describes how the RRDE from Metrohm Autolab can be used to study the ORR.

La détermination des ions métalliques lourds dans une solution est l'une des applications les plus performantes de l'électrochimie. Dans cette Application Note, la voltampérométrie anodique inverse est utilisée pour mesurer la présence de deux analytes dans un échantillon d'eau du robinet.

Les paramètres cinétiques et de transfert de masse de la réaction d'électro-oxydation de TEMPO ont été mesurés à l'aide de la cellule de mesure TSC Surface pour le système Autolab Microcell HC. La cellule permet l'étude à température contrôlée des processus électrochimiques dans les électrolytes liquides dans une configuration à trois électrodes.

Capacitors are electronic components necessary for the success of the electronics industry. They have also become essential components of both electric and hybrid vehicles. Electrochemical tests, such as potentiostatic cyclic voltammetry, are used to check the performance of capacitors. VIONIC powered by INTELLO can perform both staircase and linear cyclic voltammetries (CV). This Application Note gives a comparison between the linear and the staircase potentiostatic cyclic voltammetries and highlights the necessity of using the linear CV to best study the performance of capacitors.

La spectroscopie d'impédance électrochimique (SIE) est une puissante technique capable de fournir des informations sur les processus se produisant sur l'interface électrode-électrolyte. Les données collectées par SIE sont modélisées avec un circuit électrique équivalent approprié. La procédure d’ajustement modifie les valeurs des paramètres jusqu’à ce que la fonction mathématique corresponde aux données expérimentales avec une certaines marge d’erreur. Cette Application Note donne quelques suggestions afin d'obtenir des paramètres initiaux acceptables et d'effectuer un ajustement précis.

Une pile à combustible est un appareil de transformation électrochimique de l'énergie, qui génère de l'électricité et de la chaleur en combinant un combustible (généralement de l'hydrogène) à un oxydant (l'oxygène dans les cas typiques). L'efficacité plus élevée résulte, en comparaison avec des technologies reposant sur les combustibles fossiles et présentant la même puissance, d'émissions de dioxyde de carbone plus faibles et de quantités négligeables en SOx et NOx (en utilisant un combustible reformé).

De nombreux types de piles à combustible différents ont été développés pour faire face aux nombreux problèmes techniques de cette technique. Cette Application Note présente de manière détaillée la membrane d'échange de proton, les piles à combustible à méthanol direct et à oxydes solides.

In this Application Note the use of Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) for the characterisation of PEM fuel will be demonstrated. It will be shown that EIS is a powerful diagnostic tool for the determination of the following factors that can influence the performance of a PEM fuel cell.

Les mesures d'impédance dans le cas de piles à combustible sous charge permettent d'analyser l'influence des différentes piles à combustible en termes de comportement et de vieillissement (si détectable) de la pile à combustible. Afin de réaliser des mesures à densité de courant élevée, les systèmes Autolab peuvent être raccordés à la charge électronique d'un système tiers. La plage mesurable de l'appareil est ainsi agrandie de plusieurs puissances de dix du courant.

Le fonctionnement d'un bloc à pile à combustible est normalement jugé par la détermination de la polarisation et par les courbes de densité de la puissance de la cellule. Ces courbes servent à caractériser rapidement la puissance du bloc et à évaluer ses conditions de fonctionnement optimales (température, humidité, électrocatalyseur, membrane d'échange d'ions).

Une cellule solaire ou photovoltaïque convertit l’énergie lumineuse en énergie électrique. Les cellules solaires à pigment photosensible (en anglais, dye-sensitized solar cells ou DSC) font actuellement l’objet de recherches approfondies dans le contexte des énergies renouvelables en tant que système photovoltaïque (PV) à faible coût. Pour générer de l'électricité, un système photovoltaïque ne produit aucune émission, est modulaire et peut produire de l'énergie partout où le soleil brille. La technique de caractérisation standard d'un système PV consiste à déterminer les courbes courant-tension en courant continu sous l'incidence de différentes intensités lumineuses.

Les techniques DC ne fournissent aucune information sur la dynamique interne d'une installation PV. Des informations supplémentaires peuvent pour cette raison être tirées de mesures dépendant du temps et de la fréquence. La spectroscopie d'impédance électrochimique offre de nos jours la possibilité particulière d'analyser le comportement d'un composant ou d'une installation avec différentes intensités de lumière dans la gamme de fréquences sous conditions d'exploitation.

Les cellules solaires à pigments photosensibles (en anglais, dye-sensitized solar cells ou DSC) font actuellement l’objet de recherches approfondies dans le cadre des énergies renouvelables en tant que système photovoltaïque (PV) à faible coût. Pour caractériser les équipements photovoltaïques, il est possible d'utiliser deux autres méthodes ayant recours à la gamme de fréquences et basées sur la modulation de l'intensité lumineuse. Ces deux méthodes sont, d'une part, la spectroscopie de la phototension par modulation de l'intensité lumineuse (IMVS, intensity-modulated photovoltage spectroscopy), laquelle mesure la fonction de transmission entre l'intensité de la lumière modulée et la tension en CA générée, et d'autre part, la spectroscopie du photocourant par modulation de l'intensité lumineuse (IMPS, intensity-modulated photocurrent spectroscopy) qui, elle, mesure la fonction de transmission entre l'intensité de la lumière modulée et le courant en CA généré.Cette Application Note décrit l'utilisation du PGSTAT302N de Metrohm Autolab équipé d'un module FRA32M en association avec le kit Autolab Optical Bench pour la caractérisation des équipements photovoltaïques par IMVS et IMPS.

Cette Application Note montre comment récupérer des informations avec les Metrohm Autolab PGSTAT et le Metrohm Autolab Optical Bench sur le mécanisme et la cinétique de la réaction inverse, réaction secondaire qui limite les performances des cellules solaires à pigment photosensible.

Ce document présente une méthode pour calibrer la lumière des LED du Metrohm Autolab Optical Bench. Cette méthode peut s'appliquer aux LED à longueur d'onde unique. Le calibrage est effectué afin de relier l'intensité lumineuse de la LED au courant du driver de LED. De cette manière, il est possible de corriger les valeurs d'intensité lumineuse en cas de modification de la distance entre la cellule solaire à tester et la LED. Le calibrage permet à l'utilisateur de procéder en outre à des mesures sur des cellules solaires en spécifiant les valeurs d'intensité lumineuse au lieu de celles du courant du driver de LED.

Les supercondensateurs (encore connus sous les noms d'ultracondensateurs, de condensateurs électrochimiques ou condensateurs à double couche) sont des appareils électrochimiques qui permettent de stocker des charges et de les libérer ainsi que de mettre à disposition de hautes densités de puissance sur de brèves périodes de temps. Leur aptitude à stocker l'énergie électrique avec efficacité et à la libérer rapidement en font le meilleur choix pour des applications où le stockage sur de brèves périodes et des pointes de puissance jouent un rôle critique.

Les mesures électrochimiques avec électrode à cylindre tournant (RCE) sont largement employées dans les applications industrielles sur la corrosion lorsque la simulation réaliste des conditions d'écoulement dans des conduits est nécessaire en laboratoire. Ce livre blanc permet de mieux comprendre les particularités et les paramètres qui régissent les mesures électrochimiques, en particulier les mesures effectuées dans des conditions d'écoulement turbulent, et donne un tableau exhaustif des meilleures pratiques d'application de cette technique. Les annexes fournissent un aperçu et une brève explication des paramètres et des lois spécifiques au comportement des fluides dans les cellules électrochimiques avec RCE.