Electrochimie

Un potentiostat est un instrument électrochimique qui contrôle la différence de potentiel (tension) entre l'électrode de travail et l'électrode de référence tout en mesurant le flux de courant résultant entre les électrodes de travail et de contre-réaction. Il maintient un potentiel constant, ce qui le rend idéal pour étudier les réactions redox, la corrosion et les processus où un contrôle précis du potentiel est essentiel.

Un galvanostat, quant à lui, contrôle le courant de la cellule plutôt que la tension. Il convient donc aux applications où le maintien d'un courant constant est nécessaire, telles que l'électrolyse, l'électrodéposition ou les tests de charge-décharge des batteries.

Tous les instruments Metrohm Autolab et Metrohm Dropsens combinent les capacités potentiostatiques et galvanostatiques dans un seul appareil, permettant aux utilisateurs de sélectionner le mode le plus adapté à leurs besoins expérimentaux.

Note d'Application : Présentation générale du principe de fonctionnement d'un potentiostat/galvanostat (PGSTAT) – configuration d'une cellule électrochimique

Blog : Rapide et fondamental – Facteurs influençant la fiabilité des mesures électrochimiques

Tenez compte des critères suivants pour choisir un potentiostat adapté :

1. Plage de tension et de courant
2. Charge de travail
3. Portabilité
4. Solution hybride ou tout-en-un

Plage de tension et de courant

Tenez compte de la plage de tensions et de courants avec lesquels vous prévoyez de travailler.

• Exigence de base : tension de conformité jusqu'à ± 10 V, courant maximal jusqu'à ± 100 mA : PGSTAT101, Autolab IMP, μStat-i 400 – Petit, léger et abordable
• Exigence modérée : tension de conformité ± 20 V, courant max. ± 400 mA : PGSTAT204 – Petit et capable d'ajouter un module supplémentaire (par exemple, EIS)
• Exigence avancée : tension de conformité ± 30 V, courant max. ±2 A (évolutif) : PGSTAT302N – Personnalisable grâce à une gamme de modules
• Exigence stricte : tension de conformité ± 50 V, courant max. ± 6 A : VIONIC powered by INTELLO – Spécifications maximales et modules multiples dans un seul instrument

Charge de travail

Si vous prévoyez d'effectuer plusieurs expériences simultanément, vous aurez peut-être besoin d'un potentiostat à plusieurs canaux.

Aller à la ligne multicanal

Accéder à la ligne multicanal portable

Portabilité

Un potentiostat portable peut s'avérer utile dans divers scénarios où la mobilité, le travail sur le terrain ou les mesures sur site sont nécessaires. Metrohm propose des potentiostats portables à canal unique et à canaux multiples.

Aller à la ligne portable monocanal

Accéder à la ligne multicanal portable

Électrochimie combinée avec des instruments tiers ou spectroélectrochimie intégrée dans un seul instrument

Dans un potentiostat, le mode mis à la terre est utilisé lorsque ni les électrodes ni le récipient de la cellule ne sont directement connectés à la terre. Il s'agit du mode le plus couramment utilisé pour les expériences électrochimiques réalisées en laboratoire (c'est-à-dire la recherche en électrochimie humide, la recherche sur les batteries, les tests de corrosion en laboratoire, etc.). Si d'autres appareils sont utilisés pendant les expériences électrochimiques, vous pouvez utiliser la cage de Faraday pour les mettre à la terre.

Le mode flottant doit être utilisé dans les trois cas principaux suivants:

1. Lorsque l'électrode de travail est directement connectée à la terre (WE mise à la terre) : essais de corrosion à l'air libre, perméation d'hydrogène, microscopie électronique in situ.
2. Lorsque la contre-électrode est directement connectée à la terre (CE mise à la terre) : bioréacteurs, autoclave.
3. Lorsque la cellule entière est directement connectée à la terre (cellule mise à la terre) : tribocorrosion, autoclave.

Dans tous les cas mentionnés ci-dessus, la mesure correcte du courant n'est possible que si le potentiostat est utilisé avec le mode flottant approprié.

La fonction « floating » (flottant) désigne la possibilité offerte par les potentiostats/galvanostats de choisir l'état de base de la configuration de la cellule. En raison de la grande diversité des exigences expérimentales et des types de cellules électrochimiques, l'utilisation d'un instrument électrochimique doté d'une fonction « floating » (tel que VIONIC ou µStat-i multiX, entre autres) offre une polyvalence supplémentaire à l'utilisateur.

Pour effectuer une mesure électrochimique hydrodynamique et induire un écoulement hydrodynamique ou une convection contrôlés, vous avez besoin de :

• Appareil tel qu'une électrode à disque rotatif (RDE) ou une électrode à anneau-disque rotatif (RRDE), qui fait tourner l'électrode à une vitesse stable afin d'améliorer le transfert de masse.
• Potentiostat équipé d'un logiciel permettant de contrôler le RDE ou le RRDE

Chez Metrohm, nous proposons différents modèles de potentiostats pouvant être utilisés avec nos RDE et RRDE grâce à un logiciel dédié.

Pour simuler les conditions d'écoulement turbulent dans les tuyaux en laboratoire à des fins de recherche sur la corrosion électrochimique, l'approche la plus courante et la plus pratique consiste à utiliser une électrode à cylindre rotatif (RCE). Le dispositif RCE recrée les conditions d'écoulement turbulent réelles à l'intérieur des tuyaux en faisant tourner l'électrode, ce qui améliore le transport de masse et imite l'écoulement turbulent observé dans les pipelines réels.

De plus, un potentiostat équipé d'un logiciel dédié capable de contrôler la vitesse de rotation de la RCE est également indispensable.

Livre Blanc : Meilleures pratiques en matière de corrosion – Création de conditions d'écoulement dans les tuyaux à l'aide d'une électrode cylindrique rotative

Oui, il est possible d'effectuer des mesures électrochimiques avec deux électrodes de travail ou plus dans la même cellule. Vous pouvez choisir parmi différentes configurations expérimentales en fonction des besoins de votre recherche.

Si vos recherches impliquent l'utilisation d'une électrode à disque et anneau rotatifs (RRDE) ou d'une électrode sérigraphiée unique intégrant deux électrodes de travail, vous aurez besoin d'un bipotentiostat. Chez Metrohm, nous proposons différents modèles de potentiostats dotés de la fonctionnalité bipotentiostat, tels que l'AUT302N et le PGSTAT204, ou des modèles portables tels que le STAT-I-400.

Si vos recherches nécessitent plus de deux électrodes de travail dans la même cellule électrochimique, d'autres solutions sont disponibles :

• Potentiostat avec multiBA : pour des mesures simultanées sur jusqu'à six électrodes de travail ou STAT-I MULTI16 pour des mesures simultanées sur jusqu'à 16 électrodes de travail.
• Potentiostat avec module multiplexeur (MUX-SCNR16) : pour des mesures séquentielles sur jusqu'à 128 électrodes de travail

Pour analyser les résultats EIS, un logiciel spécialisé doté d'outils d'ajustement des données est généralement nécessaire. Ce processus consiste à construire un circuit équivalent de manière flexible et à ajuster les données équivalentes calculées aux résultats mesurés. Grâce à ce processus d'ajustement, le logiciel détermine et affiche les valeurs quantitatives de chaque élément du circuit, ce qui permet une interprétation claire du comportement électrochimique du système.

Chez Metrohm, nos logiciels de potentiostat INTELLO, NOVA et DropView 8400 offrent toutes ces fonctionnalités pour garantir une analyse précise et fiable des données EIS.