Potentiostat et galvanostat

Le potentiostat/galvanostat PGSTAT302N de la compagnie Metrohm Autolab BV permet d'effectuer la caractérisation complète des propriétés électrochimiques des matériaux par l'application de recettes voltammétriques à voltage constant (potentiostatique) ou à courant constant (galvanostatique), de voltammétrie cyclique, etc. Un module de réponse fréquentielle (FRA32M) y est également inclus et permet des mesures de spectroscopie par impédance électrochimique (EIS).


Spécifications techniques du PGSTAT302N

  • Plage de tension : -10 V à 10 V
  • Courant maximal : -2 A à 2 A
  • Échelles de courants : 10 nA à 1 A
  • Précision du voltage : 3 μV
  • Précision du courant : 0.0003 % de l'échelle de courant utilisée
  • Interfaçage : USB
  • Logiciel de contrôle : NOVA 1.10

Exemples d'applications

En employant une cellule électrochimique à trois électrodes, il est possible de mesurer les propriétés de résistance à la corrosion des matériaux en appliquant les techniques de polarisation potentiostatique et potentiodynamique. Ces mesures permettent, entre autre, de quantifier l'effet d'une couche de passivation, mesurer le potentiel libre, mesurer des courants de corrosion, etc.

Une cellule à trois électrodes peut aussi être utilisée afin de caractériser des matériaux actifs. Par exemple, les matériaux électrochromiques (EC) tels que le WO3, le NiO, le V2O5 et autres oxydes semi-conducteurs voient leurs propriétés optiques changer via l'insertion combinée d'électrons et d'ions. La figure ci-dessous présente la signature voltammétrique d'une couche mince de WO3 amorphe, matériau électrochromique largement étudié au LaRFIS (voir article B. Baloukas et al.). En analysant une telle courbe, il est possible de déterminer la vitesse de diffusion des espèces ioniques à travers la couche, le ratio entre les charges insérées et extraites, les courants anodiques et cathodiques, déceler la présence de réactions secondaires, etc. De plus, en combinant avec des mesures de transmission in situ, il est possible d'obtenir l'efficacité de coloration du matériau, soit sa variation en transmission en fonction de la charge insérée. Finalement, par l'installation d'une cellule électrochimique sur notre ellipsomètre RC2, il est également possible d'obtenir les propriétés optiques intrinsèques de matériaux EC dans leurs états intercalés et ce, en fonction du temps. Ceci se révèle fort utile dans le cadre d'étude de durabilité (voir article de H. Camirand et al.).

graph potentiostat e4025

Figure 1 : Voltammogramme d'une couche de 150 nm de WO3 amorphe déposée par pulvérisation magnétron RF à 20 mTorr (2.67 Pa). Mesure effectuée dans un électrolyte de H2SO4 0.1 M et avec une électrode de référence au calomel saturée en KCl.

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