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  • LSV(Linear Sweep Voltammetry) 분석법
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      LSV(Linear Sweep Voltammetry) 분석법

    【 LSV(Linear Sweep Voltammetry 】

    ▶ 개요

     

     실험하고자하는 분석물에 Low E부터 High E까지 전압을 인가하여 산화 또는 환원이 시작하는 지점을 분석하기 위한 실험이다. LSV를 이용하여 알려지지 않은 화학종을 식별하고 농도를 측정할 수 있다. 스캔 속도를 높이면 전류 변화대 전압의 감도를 높일 수 있으며, 전위가 높을 수록 작업 전극의 표면에서 산화 또는 환원을 증가 시킨다. LSV에서 파생된 Staircase Voltammetry분석법이 있다. Staircase Voltammetry는 LSV에서 파생된 분석법으로 LSV와 같지만, 각 전압을 일정 시간동안 유지시키면서 전류를 측정하는 방법이다. 다음 전압으로 전압을 높이기 직전에 전류를 측정함으로서 측정된 전류에서 용량성 충전 전류를 제거할 수 있다. 

     

    ▶ LSV 파형 

     

     

     


    ▶ LSV 파라미터 

     

     

    ▶ 확산에 의한 전류 계산 

     

    
     확산만 고려한 경우 전류는 전극 표면에서의 농도 기울기에 비례하게 된다 이를 Fick의 법칙이라고 한다. Fick의 법칙에 의한 전류는 다음과 같다. 

     

     

     

    n : 산화환원반응에 참여하는 전자 수
    F : Faraday 상수
    A : 전극 면적
    D : 전극에서 반응하는 종의 확산 계수(diffusion coefficient)
    Cbulk : bulk용액의 농도
    Cx=0 : 전극 표면에서의 농도
    δ: diffusion layer의 두께
     

    위 식에서 i는 diffusion layer의 두께에 반비례한다.
    가역반응계에서 산화환원체의 농도와 전위의 관계는 Nernst식을 만족한다. 

     

     

     

     

     

    E : 전위
    E0’ : 전극의 형식 전위(Formal Potential)
    R : 기체상수
    T : 온도
    n : 산화환원반응에 참여하는 전자 수
    F : Faraday 상수
    CR : 환원종의 농도
    Co : 산화종의 농도
     

     

    
    전극의 반파 전위와 형식전위(E0’)는 산화환원 피크전압으로부터 구할 수 있다.
     

     

     

     

     

     

    n : 반응에 참여한 전자의 수 

     

    ▶ 확산계수 

     

     가역반응에서 주사속도와 전류의 관계는 Randles-Sevick의 식으로 설명된다. 

     

     

    25℃에서는 다음과 같이 계산할 수 있다. 

     

     

     

    ip = 피크전류
    n = 반응에 참여한 전자 수 (일밪적으로 1)
    A = 전극의 면적 cm2
    F = faraday 상수 C mol−1
    D = 확산계수 cm2/s
    C = 산화환원체의 농도 mol/cm3
    ν = 주사속도 V/s
    R = 기체상수 J K−1 mol−1
    T = 온도 K

    위 식으로부터 피크 전류는 산화환원제의 농도에 비례하고, 주사속도의 제곱근에 반비례하므로 ip와 v1/2 으로 정리하면, D(확산계수)를 구할 수 있다. V1/2에 따른 측정값 ip를 구하여 정리하면

     


    기울기를 구하고 a라고 하면

     

     

     

     

    위 식에 전극의 면적(A), 산화환원체의 농도(C)를 넣고 계산하면 D(확산계수)를 구할 수 있다.  

     

     

     

     

     

    ㈜위즈맥 전기화학 계측기 기본모델


    기초적인 전기화학 실험이 가능한


    Potentiostat/Galvanostat/EIS 


    기능으로 구성된 고성능 모델

     







    측정 시료의 내부 상태 변화를 해석하기 위한 
    임피던스 Curvefitting 프로그램 
    배터리 분야에서 필수적인 응용 프로그램
    내부상태 파라미터 추출을 통해 노화 상태, 충전상태, 고장유무, 
    수명 예측의 판단이 가능한 전기화학 고성능 모델 및 프로그램






    ㈜위즈맥 전기화학 충방전기 시스템
    • 배터리 테스트를 위한 고성능 다채널 배터리 충방전기 시스템
    • Potentiostat/Galvanostat/EIS 회로로 구성된 배터리 충방전기 시스템
    • 기본은 8채널로 구성되어 있으며 Rack 과 호환되어 최대 64채널까지 확장 가능한 장비(8채널 * 8줄)
    • 전류 범위는 최소 100mA ~ 10A 까지 포괄적이며 저전류, 중전류, 고전류 모델로 구성되어 코인셀, 파우치 등 시료에 따라 제품 구성이 가능



    • 충방전기 시스템에 제공되는 다기능 맞춤형 소프트웨어
    • 8채널별 프로그램 관리, 최대 64채널 관리 프로그램
    • 사용자가 직접 배터리 테스트의 절차를 편집 및 테이블 형식으로 시퀀스를 편집 가능한 특성을 가짐 



    최대 400watt 고전류 전기화학 
    배터리 테스트 시스템
    내부상태 파라미터 추출을 통해 노화 상태, 충전상태, 고장유무, 
    수명 예측의 판단이 가능한 전기화학 고성능 모델 및 프로그램



    ㈜위즈맥 전기화학 계측기 MultiChannel 모델
    Potentiostat/Galvanostat/EIS 동시 측정이 가능한 
    고성능 다채널 시스템


    ㈜위즈맥 전기화학 계측기 포터블
    MultiChannel 모델
    저전류 범위와 소형 사이즈의 
    전기화학 계측기 포터블 시리즈
    바이오, 수질, 가스센서 등 저전류 범위에 
    맞춤형 모델





    

    ※ 전기화학 데이터 분석 알고리즘 항목

    수학 분석법에 대해 더 자세히 알고 싶다면 
    http://www.wizmac.com/2015/lecture/board01_view.htm?No=670&Sub_No=8

    일반 전기화학 분석법에 대해 더 자세히 알고 싶다면

    http://www.wizmac.com/2015/lecture/board01_view.htm?No=671&Sub_No=8

    부식 분석법에 대해 더 자세히 알고 싶다면

    http://www.wizmac.com/2015/lecture/board01_view.htm?No=672&Sub_No=8

     


     


     


     

    CV실험의 구체적인 방법 및 절차에 대해서 궁금하다면 

    http://www.wizmac.com/2015/lecture/board01_view.htm?No=257&Sub_No=8

    전기화학을 더 이해하기 위하여 전기화학 전극과 전기확 셀에 대하여 이해가 필요 하다.

     

    전기화학 전극( Electrochemistry Electrode ) 및 셀의 더 자세한 자료를 원하신다면

    http://www.wizmac.com/2015/lecture/board01_view.htm?No=366&Sub_No=8

    PotentioStat를 이용하여 분석을 하기 위해서는 분석법에 대한 이해가 더 필요할수 있다.

     

    전기화학 분석법의 더 자세한 자료를 원하신다면

    http://www.wizmac.com/2015/lecture/board01_view.htm?No=189&Sub_No=8

    또한 전기화학 전극의 종류와 특성에 대해 설명한 자료가 있다.

     

    기준 전극( Reference Electrode ) 의 더 자세한 자료를 원하신다면

    http://www.wizmac.com/2015/lecture/board01_view.htm?No=135&Sub_No=8

     

    카운터 전극( Counter Electrode ) 의 더 자세한 자료를 원하신다면

    http://www.wizmac.com/2015/lecture/board01_view.htm?No=137&Sub_No=8

     

    워킹 전극( Working Electrode ) 의 더 자세한 자료를 원하신다면

    http://www.wizmac.com/2015/lecture/board01_view.htm?No=136&Sub_No=8




    전기화학 전문기업이 직접 개발 공급하는 


    ㈜위즈맥 전기화학 솔루션 개발

    전기화학을 이용한 제품 개발 솔루션 제공 임피던스 측정 솔루션 http://www.wizmac.com

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     


    

    
     

     

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