ZENNIUM-Potentiostaten - Modulares System

5.1 Eine Erweiterung anschließen (PP/EL/Multiplexer)

ZENNIUM Potentiostaten können für mittlere Leistungsanwendungen (bis zu 200 W) oder hohe Leistungsanwendungen (bis zu 68 kW) erweitert werden, indem der ZENNIUM Potentiostat mit einem externen Potentiostaten (PP2X2) bzw. einer elektronischen Last (z. B. EL1000) erweitert wird. Die Erweiterungen können sowohl für DC- wie auch für AC-Experimente verwendet werden. Die Erweiterungen werden über eine Schnittstellenkarte (EPC42), die in den ZENNIUM Potentiostat eingebaut ist, an den ZENNIUM Potentiostaten angeschlossen. Abb. 1 zeigt die Hardwarekonfiguration externer Potentiostaten (PP242 bzw. XPOT2), die an einen ZENNIUM PRO Potentiostaten angeschlossen sind. An eine EPC42-Karte können bis zu 4 Potentiostaten oder elektronische Lasten angeschlossen werden, die von einem ZENNIUM Potentiostaten sequentiell gesteuert werden können. Ein ZENNIUM PRO oder ZENNIUM X Potentiostat kann bis zu vier EPC42-Karten enthalten, das bedeutet, dass bis zu 16 Erweiterungen mit einem Potentiostaten der ZENNIUM Serie verbunden werden können.

Als Stand-Alone Gerät kann an unseren ZENNIUM XC Potentiostat keine Erweiterung angeschlossen werden.

Nachdem eine Erweiterung an den ZENNIUM Potentiostaten angeschlossen wurde, muss sie in der Thales Software ausgewählt werden. Abb. 2 zeigt das Fenster "Test Sampling" in der Thales Software. Hier zeigt die "DEVICE" Nummer an, welcher Potentiostat aktiv ist. Ein DEVICE=0 bedeutet, dass der ZENNIUM Potentiostat aktiv ist. Um eine Erweiterung zu aktivieren, muss als DEVICE Nummer in die Nummer des EPC-Anschlusses geändert werden, an den die Erweiterung angeschlossen ist. Normalerweise ist der externe Potentiostat an den ersten Kanal der EPC42-Karte angeschlossen, so dass mit DEVICE=1 die Erweiterung aktiviert, die an den Steckplatz Nummer 1 der EPC42-Karte angeschlossen ist. Alle Erweiterungssteckplätze der EPC42-Karte sind nummeriert, so dass der Benutzer sie leicht in der Thales Software konfigurieren kann.

Aus Sicherheitsgründen sollte bei einem Wechsel des Potentiostaten (Haupt- oder Zusatzpotentiostat) sichergestellt werden, dass der gerade aktivierte Potentiostat ausgeschaltet ist. Dadurch wird vermieden, dass der dann "abgewählte" Potentiostat weiterhin Strom an das angeschlossene Objekt liefert.
 

Multiplexer:

Wenn eine RMUX16-Karte oder ein Multiplexer angeschlossen ist, sind die ersten 16 "Device"-Nummern (1-16) für die RMUX176-Karte oder den Multiplexer reserviert, und die EPC-Device Nummern beginnen mit der Nummer 17. Wenn mehr als ein RMUX16-Karte oder Multiplexer angeschlossen ist (z. B. 3), sind die "Device"-Nummern 1-48 für die RMUX16-Karten oder die Multiplexer reserviert, und die EPC Device-Nummern beginnen ab 49.
 

5.2 Addon-Karten

Neben Erweiterungen für Leistungsanwendungen bietet Zahner auch verschiedene Addon-Karten an, die die Messmöglichkeiten der ZENNIUM Potentiostaten erweitern. Die meisten dieser Addon-Karten bieten zusätzliche Messsignale und können für verschiedene Messungen ausgerüstet werden. Beispielsweise bietet eine PAD4-Karte 4 zusätzliche Spannungssignale zu messen und kann dadurch verwendet werden, um mehrere EIS-Spektren an mehreren Zellen in einem Batteriestack zu messen. Mit einem ZENNIUM X, der mit vier PAD4-Karten ausgestattet ist, können in einer einzigen Messung bis zu 17 EIS-Spektren für verschiedene Segmente einer Batterie/Brennstoffzelle gleichzeitig gemessen werden. Die PAD4-Karten können auch in Verbindung mit PP2X2 oder EL1002 für Hochstromanwendungen verwendet werden. Die PAD4-Karte kann auch zur Aufzeichnung von zyklischen Voltammogrammen (oder anderen DC-Messungen) an einzelnen Segmenten einer Batterie oder einer Brennstoffzelle verwendet werden. Vor der Durchführung der Messung muss die PAD4-Karte entweder für EIS- oder CV-Messungen konfiguriert werden. Weitere Informationen finden Sie im PAD4-Handbuch.

Ein zweites Beispiel für Addon-Karten ist eine TEMP-U Karte. Eine TEMP-U Karte bietet zwei Temperaturkanäle und zwei Spannungseingangskanäle. Die Temperaturkanäle können mit Thermoelementen konfiguriert werden und zur Aufzeichnung von zwei Temperaturen während einer Messung verwendet werden. In der Thales Skript Software kann die Temperaturvariable auch als Trigger verwendet werden. So kann z.B. ein Skript geschrieben werden, bei dem der ZENNIUM Potentiostat Temperaturänderungen aufzeichnet oder beobachtet und dann eine Messung (z.B. EIS oder CV) startet, wenn ein vordefinierter Temperaturwert erreicht wird. Die Spannungseingangskanäle der TEMP-U Karte können mit jedem Fremdgerät konfiguriert werden, das Spannung als Ausgangssignal liefern kann. Zum Beispiel liefern viele pH-Meter ein Spannungssignal bei einer pH-Änderung. Diese pH-Meter können mit den TEMP-U Karten konfiguriert werden, und der pH-Wert des Elektrolyten kann während der Messung aufgezeichnet werden.

Neben der PAD4-Karte und der TEMP-U Karte bietet Zahner eine Vielzahl von Add-on-Karten an, die für verschiedene Experimente verwendet werden können. Weitere Informationen zu den Addon-Karten finden Sie in der Liste der Addon-Karten auf unserer Produktseite.

5.3 Probes

Bei der elektrochemischen Impedanzspektroskopie wird das gemessene Spektrum nicht nur durch das zu untersuchende System (SUI) beeinflusst, sondern auch durch den Potentiostaten selbst; sogar die Verbindungskabel zwischen dem Potentiostaten und das SUI können einen Einfluss auf die Qualität des EIS Spektrums haben. Damit das gemessene Spektrum allein durch das SUI dominiert wird, muss der Benutzer auch sorgfältig auf Verdrahtung und Umgebung achten. Zum Beispiel ist das Impedanzspektrum eines hochohmigen Objekts häufig von Störungen aus der Umgebung betroffen, was zu Artefakten im gemessenen Spektrum führt. Um diese Artefakte zu vermeiden, muss der Benutzer entweder das SUI, die Verbindungskabel und den Potentiostaten in einem Faradayschen Käfig einschließen oder nur das SUI in einem Faradayschen Käfig einschließen und spezielle Kabel verwenden, die die Störungen aus der Umgebung minimieren und die Artefakte im Spektrum beseitigen. Für solche SUI bietet Zahner eine HiZ-Probe oder geschirmte Kabel an, die aktiv geschirmt sind und artefaktfreie Messungen ermöglichen.

Bei niederohmigen SUI ist die Induktion ein dominierendes Artefakt. Hier bietet Zahner "niederohmige" LoZ-Kabel an. 

Eine FRA-Probe kann auch als Schnittstelle zwischen dem ZENNIUM Potentiostaten und einer externen Stromversorgung/Stromsenke verwendet werden. Die FRA-Probe ermöglicht den ZENNIUM Potentiostaten, das Strom- oder Spannungssignal im externen Gerät zu modulieren. Weitere Informationen finden Sie auf der jeweiligen Produktseite der entsprecdhenden "Probes". Im Gegensatz zu Erweiterungen (PP2X2/EL1002/Multiplexer) und Add-on-Karten können die "Probes" von Zahner mit allen ZENNIUM Potentiostaten (ZENNIUM X, ZENNIUM PRO und ZENNIUM XC) verwendet werden.