Trở kháng Z của bình điện phân bao gồm các thành phần như: trở kháng của quá trình Faraday Zf, điện dung của lớp kép coi như một tụ điện Cdl và điện trở RΩ
- là điện trở dung dịch giữa điện cực làm việc và điện cực so sánh như hình 2.10. Một bình điện phân có thể coi như một mạch điện bao gồm những thành phần chủ yếu sau:
Hình 2.10. Mạch điện tương đương của bình điện phân [7]
Trở kháng Faraday Zf thường được phân thành hai cách tương đương:
Sơ đồ hình 2.12 được gọi là mạch Randles. Trong trường hợp này Zf còn
gọi là trở kháng Randle và kí hiệu là ZR.
Nếu phản ứng chuyển điện tích xảy ra dễ dàng thì Rct →0 và ZW sẽ khống chế. Còn khi phản ứng chuyển điện tích khó khăn thì Rct →∞ và lúc đó Rct khống chế [36].
Mạch tương đương của tổng trở Warburg gồm một điện trở và một tụ điện mắc nối tiếp có dạng như sau [7]: Nếu hệ thống bình điện phân thỏa mãn sơđồ Randle thì trở kháng Z của bình điện phân có dạng sau [7]: Cdl c f I I + Cdl Hình 2.11. Điện trở Rs mắc nối tiếp với một giảđiện dung Cs [7]. Hình 2.12.Điện trở chuyển điện tích ct R mắc nối tiếp với trở kháng khuếch tán ZW (trở kháng Warbug) [7].
CHƯƠNG III: ĐỘNG HỌC VỀ SỰ TIÊM VÀ RÚT ION
TRONG MÀNG WO3
3.1. MỘT SỐ MÔ HÌNH ĐỘNG HỌC CỦA QUÁ TRÌNH NHUỘM – TẨY MÀU ĐIỆN SẮC
Trong suốt nửa đầu thế kỷ 20 đã có nhiều thí nghiệm được thực hiện để mô tả cấu trúc và tính chất của WO3 nhằm tìm ra các ứng dụng thiết thực của nó. Cho
đến năm 1969, bằng thí nghiệm của mình, Deb đã chỉ ra rằng màng Oxit Vonfram
có khả năng tích trữ ion. Công bố của ông cho thấy rằng: khi áp vào điện cực một
điện trường nhỏ vào môi trường điện li chứa màng WO3, thì các “tâm màu” sẽđược
hình thành trong màng. Ban đầu, màng ở trạng thái không màu sẽ chuyển dần sang
trạng thái có màu. Kể từđó, khái niệm “electrochromic” (điện sắc) chính thức ra đời và màng WO3 bắt đầu trở thành vật liệu điện sắc được nghiên cứu một cách rộng rãi [28].
Sự nhuộm màu và tẩy màu (hay sự tiêm và rút điện tích) là một hiện tượng bất đối xứng. Sự nhuộm màu bị ảnh hưởng chủ yếu bởi các đặc tính của mặt phân giới giữa màng WO3 và lớp tiếp xúc tiêm proton, trong khi đó, sự tẩy màu lại được xác định bởi sự dịch chuyển của proton trong màng WO3. Chuyển động của điện tử
rất nhanh so với chuyển động của proton, do đó, chuyển động của proton sẽ xác
định tốc độ của thiết bịđiện sắc [26].
Điện cực ITO trong suốt tạo ra điện tử tiêm vào lớp tiếp xúc WO3. Dung dịch
điện phân thường dùng có độ pH thấp và có thể dễ dàng cung cấp proton cho màng
WO3. Điện cực đối có thể là Cacbon, HxWO3, kim loại hay các hợp chất khác. Ở đây, ta giả sử bỏ qua sự sụt thếở các điện cực.
Vì màng WO3 và điện cực đối là những vật liệu khác nhau, khi đó giữa chúng sẽ có một suất phản điện tỉ lệ với độ chênh lệch thếđiện hóa của chúng [11].
Độ lớn của suất phản điện này phụ thuộc vào bản chất của điện cực đối cũng như
của màng WO3 dù cho màng được nhuộm màu hay tẩy màu. Khi màng được nhuộm
đổi để làm cho màng HxWO3 trở nên dương hơn so với điện cực đối [14]. Điều này có thể ảnh hưởng sâu sắc đến hoạt động của thiết bị điện sắc vì suất phản điện lúc này ngược chiều với điện thế áp vào.
Nhiều cuộc khảo sát đã tiến hành để tìm hiểu cơ chế của quá trình điện sắc, từđó có nhiều mô hình giải thích khác nhau được đưa ra. Các mô hình này đều dựa trên các thí nghiệm và các điều kiện nhuộm màu khác nhau.