Cyclic voltammetry(CV) - 순환 전압전류법 원리 (2)

 

 

 

 기존 Cyclic voltammetry(CV) - 순환 전압전류법에 대해 약간의 내용을 추가하고자 포스팅을 하나 더 하기로 했다.

 

- CV의 원리 첫 번째 포스팅은 아래 링크 참조(추가로 같이 보면 좋은 글은 아래 링크 참고)

• 2021.04.23 - [과학과 공학 이야기/전기변색과 배터리] - Cyclic voltammetry(CV) - 순환 전압전류법 원리
• 2021.04.11 - [과학과 공학 이야기/전기변색과 배터리] - 전기변색(Electrochromic) 6 번째 : 효율을 나타내는 지표
• 2022.07.09 - [과학과 공학 이야기/전기변색과 배터리] - EIS (Electrochemical Impedance Spectroscopy, 전기화학 임피던스 분광법), EIS 그래프 해석, 저항과 리액턴스란? EIS 측정방법

Cyclic voltammetry(CV) - 순환 전압전류법 원리

 

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 Cyclic voltammetry(CV) - 순환 전압 전류법이란?

 

 앞서 포스팅에서 설명한 사항이 있으니, 보다 간결하게 설명을 해보겠다.

 

✅ 3전극 시스템으로 삼각파 모양의 Potential(V)을 가하며 이에 따른 전류 변화를 관찰한다.

 

✅ 3전극 : Reference electrode(기준전극), Counter electrode(상대전극), Wokring electrode(작업전극)

 

✅ 일반적으로 상대전극은 Pt 와이어를 사용하고, 기준전극은 Ag/AgCl을 이용한다.

 

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 CV 측정법

 

✔️ 3전극을 준비하고 연결한다. 작업 전극은 측정하고자 하는 것에 연결하면 된다. 그리고 장비를 이용해 측정한다.

 

✔️ 기준 전극을 영점으로 잡고, 작업 전극에 Potential을 가한다. 그러면 전위 주사 속도(Scan rate)에 따라 전위(Potential)는 증가하고, 특정한 전위에서 방향을 역전시켜 동일한 전위 주사 속도를 가하여 초기 전위(영점)에서 멈춘다.

 

✔️ 이때 Potential 범위는 지정해준다. 예를 들어 -1 ~ 1V을 가하면 기준 전극으로 잡힌 영점에서 시작해서 -1 ~ 1V를 가하며 곡선을 그리게 된다.

 

✔️ Scan rate 즉, Potential의 속도 역시 지정해준다. Scan rate가 빠르면 Potential이 왔다 갔다 하는 속도가 빨라 측정 시간이 단축될 것이다. 다만, 속도가 빠른 만큼 디테일한 피크는 약하게 잡힌다.

 

 

✔️ 그렇게 되면 위 사진과 같이 작업 전극과 상대 전극 사이에 전위차로 전류가 흐르며 곡선을 얻는다.

 

✔️ 시간에 따른 Potential 그래프를 그리면 삼각파 형태를 얻을 수 있는데, 삼각파 하나만 얻는 것. 즉, CV를 한 바퀴만 돌리는 것을 단일 주사법이라고 하며, 이를 여러 번 돌리면 다중 주사법이라고 한다.

 

✔️ Potential에 따라 전류 역시 바뀔 텐데, 이를 그래프로 그리면 상단에 오른쪽과 같은 풍차를 그리는 이미지가 나온다.

 

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 CV 실험을 통해 얻을 수 있는 것은?

 

✅ 앞서 포스팅에서 언급했듯이 CV 측정을 통해 안정성과 효율을 평가할 수 있다. 

 

✅ 결과를 바탕으로 에너지 밴드갭을 구할 수도 있고, 다중 주사법으로 여러 번 사이클을 돌렸을 때 처음과 같은 가역성을 보인다면 그만큼 안정성이 좋다고 판단할 수 있기 때문이다.