Trong phương pháp này chúng ta nghiên cứu sự đáp ứng của điện cực ăn mòn khi áp đặt lên nó một điện thế xoay chiều biên độ nhỏ có tần số thay đổi trong phạm vi rộng.
Khi ta cho một dao động biên độ nhỏ xoay chiều hình sin Uo, tần số góc ω =
2πf đi qua một hệ điện hoá cần nghiên cứu thì trong mạch sẽ xuất hiện một dòng điện đáp ứng hình sin có biên độ Io cùng tần số góc ω nhưng lệch pha một góc φ so
với điện thế đưa vào. Vì biên độ của dao động nhỏ nên có thể tuyến tính hoá các phương trình.
Hình 2.4: Sơ đồ khối mô phỏng nguyên lý đo tổng trở [1]
Trong đó: ũ = Uo sin ωt ĩ = Io sin ( ωt+φ )
Theo định luật Ohm có thể định nghĩa tổng trở Z(ω) như sau: Z(ω) = ũ / ĩ = (Uo/ Io) exp(-jφ) = Z. exp(-jφ)
Z(ω) là một hàm số phức,có thể biểu diễn trong hệ toạ độ điện cực bởi biên độ Z và góc pha φ, hoặc trong tọa độ đề các: Z(ω) = ZRe + j.ZIm
Trong đó: ZRe (Z’) là phần thực của tổng trở, ZIm (Z”) là phần ảo của tổng trở ZRe = Z cosφ
ZIm = Z sin φ tg (φ) = (ZIm/ZRe).
Sơ đồ mạch tương đương của bình điện hoá được thể hiện trên hình 2.5
Hình 2.5: Mạch tương đương của một bình điện phân.
Trong đó: R: là điện trở dung dịch
Zf: là tổng trở quá trình Faraday Cd: là điện dung của lớp kép
Nếu hệ thống bình điện phân thoả mãn sơ đồ Randles thì tổng trở bình điện phân sẽ là:
Tách phần thực với phần ảo phương trình tổng trở bình điện phân trên, ta có:
- Khi tần số ω → 0 thì :
ZRe = Rdd + Rct + δω-1/2 ZIm = -δω-1/2 – 2.δ2 Cd
Hình 2.6: Phổ Nyquist
Phổ nhận được tuỳ theo cách biểu diễn số liệu có 2 dạng với tên gọi là phổ
Nyquits (hình 2.6) hoặc phổ Bode. Đường biểu diễn trục thực (ZRe) theo trục ảo
thực ZRe tại (Rdd+Rct - 2δ2Cd). Đường thẳng này tương ứng với khống chế khuếch tán và tổng trở Warburg có độ lệch pha là π/4.
- Khi ω →∞: ở tần số cao phản ứng chỉ bị khống chế động học và Rct >>Zw
Cuối cùng ta có: (ZRe - Rdd – Rct/2)2 + (ZIm)2 = (Rct/2)2
Đó chính là biểu thức của vòng tròn bán kính Rct/2 cắt trục ZRe tại Rdd khi ω → ∞ và tại Rdd + Rct khi ω → 0.
Khi quá trình điện cực gồm nhiều giai đoạn thì ta có thể thấy các nửa vòng tròn liên tiếp xuất hiện.
Khi có sự hấp phụ còn thấy nửa vòng tròn ở dưới trục ZRe.
Khi ω →0 và khi có sự thụ động còn thấy giá trị điện trở âm. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trong nghiên cứu này, tiến hành đo tổng trở của thép trong dung dịch HCl 1N khi không có và khi có Urotropin với các nồng độ 1, 2, 3 và 4g/l còn với các dịch chiết và tinh dầu thì với nồng độ 1, 2 và 3g/l sau 30 phút ngâm mẫu với tần số từ 10kHz đến 5mHz khi áp một biên độ điện thế xoay chiều là 10mV. Phép đo được thực hiện trên hệ đo điện hóa với phần mềm FRA được cung cấp bởi máy
AutoLab được nối với máy tính cá nhân.
Hiệu quả bảo vệ được xác định theo công thức:
(2.3)
Trong đó: : Điện trở chuyển điện tích khi có chất ức chế, Ohm