CA(Chronoamperometry)란 무엇일까? Chronoamperometry 원리

 

 

 

CA(Chronoamperometry) : 시간대전류법

 

 전기화학적 특성을 측정하는 방법 중에 하나다. 측정 방법은 다음과 같다.

 

1. 평형 상태에 있는 전극에 특정 전압을 양(positive) 혹은 음(negative) 방향으로 인가한다.

2. 전압이 흐르게 되니, 전류도 흐르게 되는데 이때 시간에 따른 전류 변화를 기록한다.

 

 즉, CV나 LSV가 전압을 서서히 증가시킨다면, CA는 바로 시작부터 원하는 전위를 딱 가하여 바로 전기화학적 반응을 유도하는 방식이다.

 

 활성물질 확산계수, 반응속도, 확산속도 등을 분석할 때 이용하는 방법이며, 계면에서 커패시턴스 효과를 관찰할 때 사용하기도 한다. *커패시터는 전하가 축적될 때까지 전류가 흐르니깐.

 

반도체 공정 전 다이오드와 트랜지스터, 커패시터 간단 원리

 

source : WizMAC

 

 

 측정 조건을 설정할 때는 특정 전압을 얼마에 시간동안 계속 가할지 설정할 수 있고, 이후에 다른 전압을 가할 수도 있다.

 

 

EX.

 전기변색을 예로 설명하자면, A라는 물질이 -1V에서 반응이 일어나 색이 변한다고 해보자.

 그러면, CA 측정을 통해 A라는 물질이 증착된 박막에 대해 -1V에서 60s라는 시간을 주면, CA 측정이 끝났을 때, 박막의 색이 변해있을 것이다.

 하나의 전압이 아닌 다른 전압에 반응도 연속적으로 보고 싶으면, -1V 60s 후 -0.5V에서 원하는 시간을 설정하면 이후 계단 형식으로 전위가 흐르게 된다.

 

 

 

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아래 사진은 Chronoamperometry  측정 결과 샘플이다. 90s동안 특정 전압을 가했다.

 

 이미지를 보면 초기에 전류가 점점 증가하다가 증가폭이 점점 줄어든다. 초기에 피크가 점점 올라가는 것은 전기이중층을 충전하는 것이며 이후 전류 증가폭이 줄어드는 것은 한계전류에 다다렀다는 것이다.

 

전기 이중층 개념과 원리 (EDL : Electrical Double Layer)

 

*한계전류(limiting current)는 확산속도보다 빠를 수 없음. 확산층의 두께가 줄어들면 빨라질 수 있다.