Potentiostat

Un potentiostat contrôle la différence de potentiel entre deux électrodes et mesure le courant qui en résulte . Il est capable de faire varier son potentiel de sortie (tension) en fonction des variations de résistance aux bornes d’un circuit. En électrochimie, les potentiostats permettent de fournir plus ou moins de courant afin que le potentiel aux bornes d’une cellule électrochimiquement active reste constant, conformément à la loi d’Ohm (tension (V) = courant (I) x résistance (R)).

Un potentiostat est essentiel pour la caractérisation des processus électrochimiques, ce qui est directement pertinent pour les applications dans la détection, l’électronique et la recherche sur les batteries.

Un potentiostat applique un potentiel à l’électrode de travail, laquelle est maintenue à une tension définie par rapport à l’électrode de référence. La surface de l’électrode de travail est la principale zone d’intérêt car, sous l’effet d’un potentiel, le nombre d’électrons à sa surface varie (augmente ou diminue).

Le potentiel appliqué modifie le potentiel électrochimique de l’électrode de travail, rendant l’oxydation ou la réduction thermodynamiquement favorable. Ceci entraîne un échange d’électrons entre l’électrode et les espèces présentes dans l’électrolyte. Les spécificités de cet échange d’électrons dépendent du système chimique étudié. Le courant circule en sens inverse du flux d’électrons dans le circuit.

Le courant mesuré correspond à l’échange d’électrons par rapport au temps à la surface des électrodes. Le courant circule entre l’électrode de travail et la contre-électrode (dans un montage à trois électrodes).

La mesure du courant en fonction du potentiel permet d’identifier le point où le transfert d’électrons est le plus efficace. Cela révèle des informations clés sur le comportement redox, la concentration de l’analyte et les performances de l’électrode. Ces caractéristiques sont essentielles à la compréhension et à l’optimisation des réactions électrochimiques.

Description

Spécifications pour les mesures de courant

Le courant est le paramètre de mesure clé du potentiostat. Il est important de connaître les exigences relatives à cette mesure essentielle. La mesure du courant par un potentiostat doit se situer dans la plage de courant maximale, avec une précision et une résolution spécifiques à chaque plage de courant.

Spécification

Description

Courant maximal

Courant électrique maximal mesurable par un potentiostat, tant pour les courants positifs que négatifs. Si le courant mesuré est hors de cette plage, le potentiostat coupe le potentiel de sortie pour éviter d’endommager l’appareil.

Gammes actuelles

Pour obtenir un niveau constant d’exactitude et de précision pour les mesures de courant, tant en milliampères qu’en nanoampères, celles-ci sont divisées en plages. Ces plages sont généralement séparées par un ordre de grandeur, et si une plage peut généralement mesurer les courants compris dans la plage inférieure, la précision de la mesure sera moindre.

Précision

Écart maximal entre une valeur de courant mesurée et la valeur réelle (échelle selon l’ordre de grandeur des plages de courant). Il est important de noter que la plupart des mesures varient de moins que cet écart.

Résolution

Plus petite variation de courant mesurable par un potentiostat. Cette valeur évolue selon l’ordre de grandeur des plages de courant.

Spécifications pour le contrôle de la tension

Le potentiel (tension) est le paramètre de contrôle clé d’un potentiostat. La plage de variation, ainsi que la précision, l’exactitude et la résolution de ce contrôle, sont essentielles à l’acquisition de données électrochimiques significatives.

Spécification

Description

Plage de potentiel

Fenêtre de potentiel pouvant être appliquée et mesurée par un potentiostat entre les électrodes de travail et de référence. Ceci s’applique généralement aux potentiels positifs et négatifs, et est alors représenté par un symbole plus/moins.

Conformité potentielle

Limite maximale du potentiel qu’un potentiostat peut fournir entre l’électrode de travail et l’électrode de référence. Comme pour la plage de potentiel, elle s’applique aux potentiels positifs et négatifs et est donc représentée par un symbole plus/moins.

Il est important de distinguer la plage de potentiel de la conformité potentielle. La plage de potentiel correspond au potentiel appliqué et mesuré entre l’électrode de travail et l’électrode de référence, tandis que la conformité potentielle correspond au potentiel maximal absolu pouvant être appliqué entre l’électrode de travail et l’électrode de référence.

Précision

La variation maximale du potentiel de sortie d’un potentiostat par rapport au potentiel réglé (décalage plus ou moins). Plus précisément, cela concerne le potentiel entre les électrodes de travail et de référence.

Résolution

Comme un potentiostat utilise des signaux numériques pour déterminer le potentiel de sortie, toute variation de potentiel apparaît comme un palier, et un profil de balayage comme une série de paliers dans le temps, comme illustré à la figure 4. La résolution du potentiel appliqué détermine la taille de ces paliers, car il s’agit de la plus petite variation de potentiel pouvant être générée par un potentiostat.

Spécifications clés

Plage de potentiel	±7,5 V
Conformité potentielle	±10 V
Précision du potentiel appliqué	Décalage de ±10 mV
Résolution de potentiel appliquée	333 µV
Plage de fréquence de balayage	5 mV/s à 1000 mV/s
Courant maximal	±200 mA
Gammes actuelles	±20 μA à ±200 mA (5 plages)
Précision de mesure du courant	Décalage de ±20 nA (sur une plage de 20 μA)
Résolution de mesure actuelle	5 nA (à 20 μA)
Communication	USB-B
Dimensions hors tout (L x H x P)	125 mm x 55 mm x 175 mm (4,91″ x 2,17″ x 6,89″)
Poids	600 g (1,32 lb)