应用案例

【概述】

淮安大学研究团队使用ATA-4052C高压功率放大器，搭建铝基电池实验系统。

实验名称：基于超声液相催化的高性能铝基生物质电池

研究方向：超声电化学

实验内容：铝基电池在与汗液和泪液等生物电解质的集成方面表现出极大的吸引力，这使得开发便携且具有生物相容性的电源成为可能。然而，其实际应用受到了催化电极界面处缓慢的传质和反应动力学的严重制约。在本研究中，我们提出了一种紧凑型超声催化铝基生物电解质电池来克服这一限制。其性能的增强机制源于声压、声流和超声搅拌的协同效应，这些效应共同加速了界面传质和电极反应动力学。

测试设备：ATA-4052高压功率放大器、信号发生器、示波器、电化学工作站、电流探头、电压探头等。

实验过程：

图1：实验测试系统结构图

图2：实验系统装置图

1.超声液相催化型铝基生物电解质电池的设计制备：

超声液相催化型铝基电池由一个超声波换能器和铝基电池单元组成。电池基底采用尺寸为25x2.7mm的玻璃基板，电极采用半圆形铝电极作为阳极，铂电极作为阴极。两电极直径和厚度分别为ϕ20.5mm和0.06mm,电极间的间距为1mm。

2.振动特性表征振动模式与频率测定：

采用激光多普勒测振仪表征玻璃基板表面的振动模态，确定系统的振动模式为活塞式上下振动和共振频率为65.12kHz。通过使用阻抗分析仪（4294A）进行电池系统的阻抗分析，测得的共振频率为65.25kHz，测试结果与LDV测试结果高度吻合，验证了系统的准确性。

3.超声驱动系统：

通过信号发生器控制高压功率放大器，为超声波换能器提供驱动信号。同时，使用示波器实时监测电池的超声驱动电压和驱动电流的信号，确保超声换能器处于共振状态下工作。

4.电化学性能表征：

使用电化学工作站通过恒电位阶跃法测量电池的极化曲线，测试电压从0.55V逐步降至0V，步长为0.05V。每个电压阶跃维持30s，取后半段（15-30s）的平均稳定电流值作为该电压下的放电电流，进而绘制I-V和I-P曲线。在0.55V的开路电压下进行电化学阻抗谱测试，频率范围设定为100kHz至0.1Hz，交流幅值为5mV，以表征电池系统的界面阻抗。

实验结果：

图3：实验结果

探究超声液相催化型铝基电池在不同超声振动速度（142.5、297.8、364.7、427.3和459.3mm/s）下电池的极化曲线和功率曲线。对于氯化钠、葡萄糖和乳酸的电解质，电池的峰值输出功率随着振动速度的增加呈单调递增趋势。具体而言，对于NaCl（葡萄糖和乳酸）电解质，峰值功率分别从142.5mm/s时的51.37mW（2.252mW和1.820mW）提升至459.3mm/s时的146.754mW（5.879mW和10.838mW）。

与未无超声液相催化相比（USOFF），对于NaCl（葡萄糖和乳酸）电解质，其峰值功率分别提升了2.4倍（1.5倍和1.7倍）、3.8倍（2.3倍和2.8倍）、5.4倍（2.9倍和5.5倍）、6.7倍（3.6倍和7.5倍）以及6.9倍（3.9倍和9.8倍）。

安泰放大器在此应用中的产品优势：

一、高电压与大功率输出——驱动换能器产生高强度超声振动

二、宽频带与平坦响应——保障系统阻抗匹配与能量传输效率

三、低失真与高输出稳定性——保障实验的激励一致性

【推荐产品】：ATA-4052C高压功率放大器

图：ATA-4052C高压功率放大器指标参数

本文实验素材由西安安泰电子整理发布。Aigtek已经成为在业界拥有广泛产品线，且具有相当规模的仪器设备供应商，样机都支持免费试用。西安安泰电子是专业从事功率放大器、高压放大器、功率信号源、前置微小信号放大器、高精度电压源、高精度电流源等电子测试仪器研发、生产和销售的高科技企业。如想了解更多功率放大器等产品，请持续关注安泰电子官网www.aigtek.com或拨打029-88865020。

原文链接：https://www.aigtek.com/news/4849.html