1. 전위 계단 방법 (Potential Step Method)
ㅇ 전극의 전위를 순간적으로 변화시키고, 이에 따른 전류 응답을 측정하는 실험 기법
. 특히, 비정상 상태 전기화학(Unsteady-State Electrochemistry) 연구에서 중요한 기법
ㅇ 원리 및 특징
- 전극 전위의 인가로, 급격한 변화를 초래시킴
. 일정한 전위를 유지하던 전극에 갑작스럽게 새로운 전위(step) 를 인가
. 이때, 전극 표면에서 산화 환원 반응이 유도됨
- 이에따라, 전류 응답의 측정을 해보면,
. 새로운 전위가 적용되면 초기 순간에 큰 전류가 흐르고,
. 시간이 지남에 따라 확산 지배에 의해 감소함
- 지배적 반응 : 확산 반응
. 시간에 따라 전류가 {#t^{-1/2}#}의 법칙을 따라 감소하므로,
. 물질의 확산 계수(D) 를 결정하는 데 이를 사용함
- 그 결과, 전류 시간 관계는, Cottrell 방정식을 따름
[# i(t) = \frac{nFAD^{1/2}C}{π^{1/2}t^{1/2}} #]
. (여기서 , n은 전자의 수, F는 패러데이 상수, A는 전극 면적, D는 확산 계수,
C는 초기 용액 내 농도, t는 시간)
ㅇ 응용
- 전기화학 반응속도 분석, 확산 계수 측정, 전극반응 메커니즘 연구 등