Máy đo điện hóa potentiostat/galvanostat Metrohm Autolab PGSTAT

Hơn 40 năm đồng hành cùng các phòng thí nghiệm điện hóa.

Metrohm Autolab là dòng potentiostat/galvanostat dành cho nghiên cứu điện hóa, được dùng cho cả nghiên cứu cơ bản lẫn nghiên cứu ứng dụng trong các lĩnh vực năng lượng, xúc tác điện hóa (electrocatalysis), ăn mòn và cảm biến. Thiết bị Autolab đã được trích dẫn trong hơn 130.000 bài báo khoa học có bình duyệt trên toàn thế giới.

Mỗi linh kiện của máy trải qua kiểm tra truy vết được, với hơn 400 bước kiểm tra chất lượng trong quá trình sản xuất. Các máy đã lắp đặt duy trì thời gian hoạt động trung bình 99% trong 5 năm đầu (số liệu của hãng, dựa trên thị trường châu Âu và các model bán chạy nhất).

Các máy dòng PGSTAT (AUT302N, AUT204, AUT101, Autolab IMP và Multi Autolab M204/M101) đều được điều khiển bằng phần mềm NOVA, kết nối máy tính qua USB và có thể mở rộng bằng mô-đun tùy chọn để theo kịp hướng nghiên cứu mới.

Các model chính của dòng PGSTAT

Autolab PGSTAT302N – dòng mô-đun (Modular line)

PGSTAT302N là potentiostat/galvanostat cao cấp, dòng lớn, kế nhiệm model PGSTAT30 nổi tiếng. Điện áp tuân thủ (compliance voltage) ±30 V, dòng tối đa ±2 A, mở rộng tới ±20 A với BOOSTER20A; băng thông 1 MHz; độ phân giải dòng 30 fA ở dải 10 nA. Khi kết hợp mô-đun FRA32M, máy được thiết kế riêng cho phổ tổng trở điện hóa (EIS).

Máy có thể cấu hình với 8 trong số 11 mô-đun tùy chọn cùng một bộ tăng dòng (booster) gắn ngoài, đáp ứng hầu hết yêu cầu nghiên cứu.

Autolab PGSTAT204 – dòng nhỏ gọn (Compact line)

PGSTAT204 kết hợp kích cỡ gọn với thiết kế mô-đun: điện áp tuân thủ ±20 V, dòng tối đa ±400 mA, hoặc ±10 A khi dùng BOOSTER10A. Máy lắp thêm được một mô-đun tùy chọn bất kỳ lúc nào, ví dụ mô-đun EIS FRA32M. Máy có sẵn bộ tích phân tương tự (analog integrator) cùng các ngõ vào/ra analog và digital để điều khiển phụ trợ Autolab và thiết bị ngoài.

Autolab PGSTAT101 – lựa chọn khởi đầu

PGSTAT101 là model cơ bản của dòng Autolab, vẫn dùng được cho hầu hết kỹ thuật điện hóa thông dụng khi kết hợp phần mềm NOVA. Điện áp tuân thủ ±10 V, dòng tối đa ±100 mA, khối máy chỉ 9 × 15 × 21 cm và 2,1 kg; có sẵn bình đo giả lập (dummy cell) bên trong và bộ tích phân tương tự.

Autolab IMP – nhỏ gọn, có sẵn EIS

Autolab IMP là potentiostat/galvanostat nhỏ gọn tích hợp sẵn chức năng EIS: ±10 V, ±100 mA, dải tần EIS 10 µHz – 1 MHz và bộ tích phân tương tự. Máy đi kèm phần mềm NOVA với thư viện quy trình "EC Fundamentals", phù hợp phòng thí nghiệm giảng dạy và các dự án điện hóa mới bắt đầu.

Multi Autolab M204 – dòng đa kênh (Multichannel line)

Multi Autolab là potentiostat/galvanostat đa kênh dựa trên nền PGSTAT204. Tủ Multi Autolab lắp được tới 12 mô-đun M204; mỗi M204 là một potentiostat/galvanostat độc lập hoàn toàn, cho phép chạy các phép đo khác nhau cùng lúc. Máy có thể được điều khiển đồng thời từ tối đa ba máy tính để chia sẻ kênh giữa nhiều người dùng.

Mỗi M204 ghép được với một mô-đun tùy chọn, tổng cộng tối đa 6 mô-đun tùy chọn trong một tủ; có thể lắp thêm M204 hoặc mô-đun bất kỳ lúc nào. Dòng đa kênh còn có mô-đun M101 (±10 V, ±100 mA).

Giải pháp cho nghiên cứu pin và lưu trữ năng lượng

Quá trình điện hóa là nền tảng của nhiều thiết bị lưu trữ năng lượng như pin và siêu tụ điện. Thiết bị Autolab cho phép đánh giá hiệu năng pin với độ đúng và độ chụm cao:

• Công suất linh hoạt: thử nghiệm mật độ năng lượng cao với booster 10 A (PGSTAT204, M204, PGSTAT302N) hoặc 20 A (PGSTAT302N); dòng trên 20 A có thể đạt được với bộ nguồn lập trình hoặc tải điện tử của bên thứ ba.
• Thông lượng cao: Multi Autolab M204 nâng cấp được tới 12 kênh mỗi tủ, mở rộng thêm EIS, Booster10A, đo nhiệt độ khi nhu cầu nghiên cứu tăng.
• EIS chính xác: theo dõi trạng thái sức khỏe (SoH) và trạng thái sạc (SoC) trong suốt quá trình chu kỳ sạc–xả.
• Quy trình dựng sẵn: chu kỳ dòng không đổi/điện áp không đổi (CC, CC-CV), GITT/PITT, đo điện trở trong; điều kiện kết thúc do người dùng đặt; lấy mẫu động (dynamic sampling) để giảm dữ liệu.
• Quét tương tự thực (true analog scan) cho siêu tụ điện với mô-đun SCAN250 (PGSTAT302N).
• Tự động phân tích và vẽ đồ thị: dung lượng (sạc, xả, tổng), hiệu suất Coulomb, mức duy trì dung lượng, đồ thị dQ/dV (tùy model và phần mềm).
• An toàn: giới hạn an toàn tùy chỉnh, công tắc dừng khẩn cho các giải pháp công suất lớn.

Các lựa chọn đi kèm cho nghiên cứu pin gồm bộ tăng dòng, bình đo điều nhiệt, giao diện DynLoad/bộ nhân điện áp và giá giữ hai pin cúc áo (coin cell) với tiếp điểm mạ vàng 4 điểm.

Mô-đun mở rộng cho PGSTAT

• FRA32M: mô-đun EIS độ chính xác cao, 10 µHz – 1 MHz, thuật toán hiệu chỉnh biên độ tự động (AAC), truy cập tín hiệu thô (miền thời gian, đồ thị Lissajous), kiểm tra Kramers-Kronig, khớp và mô phỏng dữ liệu EIS (PGSTAT302N, PGSTAT204/M204, M101).
• ECI10M: mở rộng EIS tới 10 MHz, phù hợp điện hóa trạng thái rắn và phản ứng siêu nhanh (PGSTAT302N).
• SCAN250: bộ tạo quét tương tự thực cho CV tuyến tính, tới 250 kV/s khi kết hợp ADC10M (PGSTAT302N).
• ADC10M: lấy mẫu siêu nhanh, chu kỳ tới 100 ns (10 triệu mẫu/giây) cho 2 tín hiệu (PGSTAT302N).
• BA: bipotentiostat hai chế độ, điều khiển độc lập 2 điện cực làm việc trong cùng bình đo, dùng cho RRDE.
• Booster10A/Booster20A: tăng dòng áp đặt và đo lên ±10 A/±20 A, tương thích FRA32M để đo EIS trên pin và pin nhiên liệu.
• ECD: khuếch đại dòng thấp, đo dòng vài pA với dải 100 pA (PGSTAT302N).
• EQCM: vi cân tinh thể thạch anh điện hóa, theo dõi biến đổi khối lượng tại chỗ ở mức ng/cm² trên tinh thể vàng AT-cut 6 MHz.
• MUX: bộ đa kênh tuần tự cho cả bình đo (MULTI4), hiệu điện thế và EIS (SCNR8) hoặc từng điện cực làm việc (SCNR16).
• FI20: bộ lọc và tích phân tương tự cho phép đo điện lượng (PGSTAT302N).
• pX1000: đo pH hoặc điện áp phụ và nhiệt độ đồng thời, đặt giới hạn an toàn theo điện áp hoặc nhiệt độ.
• ECN: đo nhiễu điện hóa và ZRA cho nghiên cứu ăn mòn cục bộ (PGSTAT302N).

Phần mềm NOVA

NOVA được phát triển bởi các nhà điện hóa cho các nhà điện hóa, điều khiển toàn bộ máy Autolab giao tiếp USB. Trình soạn quy trình dạng kéo–thả theo lệnh, không cần viết mã; vòng lặp và nhóm lệnh giúp đơn giản hóa thí nghiệm phức tạp.

• Điện hóa chung: quét thế vòng (CV) và quét thế tuyến tính (LSV), chronopotentiometry, chronoamperometry, coulometry, volt-ampe xung, theo dõi thế mạch hở (OCP).
• EIS thế tĩnh và dòng tĩnh, công cụ khớp và mô phỏng EIS tích hợp, phân tích Mott-Schottky.
• Pin và siêu tụ điện: chu kỳ sạc–xả, GITT/PITT, lấy mẫu động.
• Ăn mòn: phân cực tuyến tính, khớp Butler-Volmer, phân tích Tafel, điện trở phân cực.
• Xúc tác điện hóa: volt-ampe thủy động với điều khiển từ xa thiết bị quay điện cực; IMVS, IMPS cho nghiên cứu pin mặt trời.
• Bộ phát triển phần mềm (SDK) để tích hợp Autolab vào môi trường riêng; đồng bộ với thiết bị ngoài (XRD, máy quang phổ…) qua trigger DIO.

Autolab có thể ghép nối với hệ Raman Metrohm i-Raman (EC-Raman) hoặc hệ quang phổ UV/VIS/NIR của Autolab (200–1100 nm) để đo quang phổ điện hóa đồng bộ.

• Năng lượng: pin, siêu tụ điện, pin nhiên liệu, pin mặt trời (IMVS/IMPS).
• Xúc tác điện hóa và chuyển hóa năng lượng: cơ chế, động học phản ứng, đặc trưng bề mặt tiếp xúc với RDE/RRDE.
• Ăn mòn và lớp phủ: tốc độ ăn mòn, cơ chế ăn mòn, đánh giá lớp phủ, sàng lọc chất ức chế.
• Phát triển cảm biến và cảm biến sinh học, kể cả với điện cực in (screen-printed electrodes) Metrohm DropSens.
• Mạ điện, vật liệu mới, điện hóa cơ bản và giảng dạy.
• Quang phổ điện hóa ghép nối (EC-Raman, UV-VIS).

• Hệ thống Autolab cho nghiên cứu ăn mòn đáp ứng các phương pháp ASTM G5, G59, G61, G100, B825, G150, G102, G106, G148, G185, G199, F2129, F746.
• Metrohm Autolab là công ty đạt chứng nhận ISO 9001.