A VMP-300 moduláris többcsatornás potenciosztát, amely kompatibilis boosterekkel nagyáramú mérésekre is konfigurálható. Ez a 2023-as cikk a kártyák kombinálását, az EC-Lab munkafolyamatát és korábbi hazai alkalmazási példákat mutatja be. Az itt szereplő maximális értékek nem egyetlen, minden opciót egyszerre biztosító konfiguráció adatai.
Miért különleges a VMP-300?
A VMP-300 a BioLogic Premium család 16 foglalatos műszere. A foglalatokat csatornakártyák és boosterek használják; a nagyáramú bővítés ezért csökkentheti az egyidejűleg függetlenül vezérelhető mérések számát.
A választáskor a szükséges áramot, feszültségablakot, kisáramú mérési igényt, EIS-tartományt és párhuzamos kísérletszámot külön kell megadni.
A régi cikk 7 MHz-es EIS-felső határt említett; a jelenlegi termékoldal megfelelő konfigurációban 11 MHz-ig terjedő képességet jelez. Az 1 µs adatgyűjtés ARG-opcióhoz kötött. A kisáramú ULC-adatot nem szabad a 150 A-es boosterösszeállítás pontosságaként értelmezni: felbontás, érzékenység, pontosság és maximális áram külön specifikáció.
VMP-300 modularitása
A 16 foglalatba a kiválasztott konfiguráció szerinti csatornakártyák és belső boosterek kerülhetnek. A történeti boosterlista: ±1 A/±48 V, ±2 A/±30 V, ±4 A/−3…+14 V, ±10 A/−1…+6 V. A kártya kompatibilitását, tényleges vezérlési tartományát és EIS-opcióját rendeléskor egyeztetni kell.
A készülék fokozatosan bővíthető. Egy EIS-képes csatornával például megfelelő áram- és feszültséghatárok mellett egy körülbelül 30 mAh-s LIR2032 cella is vizsgálható. A támogatott két-, három-, négy- vagy ötvezetékes bekötések nem minden esetben ugyanennyi önálló elektródot jelentenek. A módszerválasztékot a csatorna és a szoftver együtt határozza meg.
Egy 3 Ah-s hengeres cella 3C terhelése 9 A: ilyen követelményhez megfelelő lehet egy 10 A-es booster, ha a feszültségablak is illeszkedik. A cella kapacitása önmagában nem tesz szükségessé 10 A-es kártyát.
Hasonlóan, egy 30 Ah-s tasakcella 1C terheléséhez 30 A kell. A példában ezt három kompatibilis 10 A-es booster adja; kisebb vagy nagyobb C-ráta más konfigurációt igényel.
A 16 foglalatos váz lehetséges kiosztásai azonos, támogatott 10 A-es boosterekkel (a vezérlő csatornák is helyet foglalnak):
1x150A –s rendszer ( 1 potenciosztát vezérel 15 db 10 A-s boostert párhuzamosan bekötve);
2×60 A-s rendszer ( 2 potenciosztát vezérel 6+6 db 10A boostert);
3x 40A-s rendszer (3 potenciosztát és 4+4+4 db 10A booster);
4 × 30 A: négy vezérlő csatorna és négy, egyenként három boosteres csoport, összesen 16 foglalat.
8 × 10 A: nyolc vezérlő csatorna és nyolc booster, összesen 16 foglalat.
A támogatott kártyák átrendezésével változhat a csatornaszám és az egy csatornára jutó áram. Például tizenkét 10 A-es booster négy 30 A-es, két 60 A-es vagy egy 120 A-es csoportot alkothat. A szereléshez a gyártói eljárás, a bekötéshez a megfelelő tartozék szükséges.
A párhuzamosítás az áramkapacitást növeli, nem a feszültségablakot. Eltérő típusú boostereket nem szabad önkényesen összekapcsolni.
A VMP-300 a nagyáramú boosterekkel maximális modularitást biztosít a felhasználónak és mindemellett:
- A pontosságot a választott áram- és feszültségtartományra kell értékelni.
- A szükséges cellafeszültséget — például üzemanyagcellánál 0 V közelében — a konkrét booster működési tartományával kell összevetni.
- A 150 A és 100 kHz nem minden boosterösszeállításra egyszerre érvényes általános specifikáció; a használható EIS-ablakhoz a gyártói konfiguráció és a cellaimpedancia ellenőrzése szükséges.
- Külső eszközök kapcsolhatók támogatott analóg, digitális és szoftveres interfészekkel. Az EXTAPP, LabVIEW/Python-integráció és hőmérséklet-szabályozó kompatibilitását a konkrét illesztéssel együtt kell egyeztetni; a régi I/O-lista nem minden összeállítás bekötési útmutatója.
VMP-300 extrák
A VMP-300 potenciosztát több-felhasználós rendszer. Egyszerre több számítógép is csatlakoztatható az elektrokémiai munkaállomáshoz a BioLogic Ethernet LAN csatlakozási képességének köszönhetően. Ennek köszönhetően több csoport is végezhet párhuzamosan méréseket egy műszeren. Ez nagy segítség, ha több munkatársnak is szüksége van az elektrokémiai mérésekre.
De egy számítógépről is lehet vezérelni akár több potenciosztátot. Például, ha egy gyártásban alkalmazzák a sok minta minőségi ellenőrzésére, validálására.
A VMP-300 multi-elektród módban is tud működni, amikor ugyanabban a közegben egyszerre van több munkaelektróda egy közös ellenelektródával és referenciaelektródával. Ez fontos lehet, például, a korróziós méréseknél, amikor ugyanolyan feltételek mellett szeretnénk tanulmányozni különböző összetételű elektródákat, vagy különleges többelektródás szenzorok tanulmányozása esetében.
A kalibrációs/ellenőrző kártya segíti a műszer ellenőrzését. A beépített teszt nem azonos automatikusan egy külső, visszavezethető kalibrálási bizonyítvánnyal.
Modify on the fly: az EC-Lab támogatott paraméterei mérés közben módosíthatók, például egyes feszültséghatárok. A változtatást a módszer, a cellahatárok és a dokumentálás figyelembevételével kell végezni.
EC-Lab – szuper program a szuper potenciosztáthoz.
Az EC-Lab egy felületen kapcsolja össze a mérésvezérlést, az elemzést és a megjelenítést.
A műszerhez tartozó EC-Lab telepítését és frissítését a gyártói támogatási oldalon kell ellenőrizni. A régi cikk pendrive-os szállítási leírása nem a mai szállítási mód ígérete; a licencelt csomagot és esetleges integrációs opciókat az ajánlat tartalmazza.
A korábbi ismertető több mint 80 technikát említett; a telepített kiadás és a hardver opciói határozzák meg a használható módszereket.
Az eredmények az EC-Labban feldolgozhatók és megjeleníthetők, illetve szükség szerint más programba exportálhatók. A beépített illesztés nem helyettesíti a modell és az adatminőség ellenőrzését.
A történeti szoftverleírás 150 körüli áramköri sablont és két minimalizáló algoritmust említett; a konkrét eszköztár verziófüggő.
A program szimulációs lehetőségeket is ad az EIS és a CV mérésekhez. Ezzel könnyen modellezhetőek a különböző paraméterek hatása az EIS spektrumra, vagy a CV maximumára, formájára.
Matematikai számítások is végezhetőek az adatokon (differenciálás, integrálás, filok kivonása, Fourier Transzformáció, interpoláció stb.).
Támogatott forgókorong-elektród és más kiegészítők, például kvarckristály-mikromérleg integrálhatók a mérési munkafolyamatba. Az illesztést és szinkronizálást az adott tartozékkal együtt kell ellenőrizni.
Értékes adatok
A nyers idő-, áram-, töltés-, ciklus- és potenciáladatok feldolgozása segíti például a kapacitás, coulombikus hatásfok, dQ/dV, ohmos esés, Tafel-görbe és CV-csúcsok vizsgálatát. A kiválasztott elemzéshez megfelelő protokoll és érvényes modell szükséges.
A csatornára betöltött program és határértékek csökkenthetik a folyamatos számítógép-kapcsolattól való függést. Ettől még adatmegőrzésre, pufferkapacitásra vagy korlátlan autonóm működésre nem adható általános garancia. Hosszú kísérlet előtt ellenőrizze a konkrét készülék lekapcsolódási viselkedését és adatmentését.
A kommunikáció megszakadása, a számítógép leállása és a műszer tápellátásának megszűnése külön hibaforgatókönyv. A mérési tervben mindegyikhez dokumentált eljárás szükséges.
VMP-300 potenciosztát : Kutatásoktól a minőségi ellenőrzésekig
A VMP-300 különböző konfigurációi kutatási és prototípus-ellenőrzési munkákban alkalmazhatók. A nagyáramú kialakítás nem jelent automatikusan 16 független nagyáramú csatornát. A pontosságot, adatkezelést és elfogadási kritériumokat a konkrét feladatra kell igazolni.
VMP-300: Referenciák Magyarországon
Történeti alkalmazási beszámoló, 2023: a következő intézményi példák az eredeti szerző beszámolóját őrzik, nem az intézmények mai műszerállományának vagy projektjeinek új ellenőrzései.
A szerző a Természettudományi Kutatóközpont Megújuló Energia Kutatócsoportjának VMP-300 rendszerét emelte ki. A beszámoló szerint katalitikus aktivitást, katalizátorfelületet, korróziót és membránellenállást vizsgáltak. A teljes tüzelőanyagcellákat FCT-150 állomással tesztelték, míg a szükséges CV-mérésekhez VMP-300 és booster összeállítást használtak.
A 2023-as beszámoló szerint: A Természettudományi Kutatóintézetben működik egy másik egység is – a Szilárdtest Energiatárolás Kutatócsoport (http://www.ttk.hu/aki/szilardtest-energiatarolas-kutatocsoport/). Ez a csoport 4. generációs Li-ion akkumulátorok (jellemzően szilárdtest és konverziós elektródok) és poszt Li-ion (Na-ion, Mg-ion) akkumulátorok funkcionális anyaginak fejlesztésével, valamint az összetett, úgynevezett elektro-kemo-mechanikai öregedési folyamatok feltérképezésével foglalkozik. Ennek a csoportnak a kutatások irányának az adottságaiból, nagyon sok potenciosztát csatornára és hosszú mérési időkre van szüksége. De van egy olyan fontos kritérium is, hogy az elektrokémiai impedancia (EIS) méréseknél a magas frekvenciákon (100kHz körül) vannak a számukra érdekes folyamatok (a szilárdtestű akkumulátorokban nagyon fontos a szemcsék közötti ion-transzport), ezért a VMP-300 nagyon megfelel ennek a feladatnak. Mivel a Megújuló Energia Kutatócsoportjában még volt a VMP-300-ban szabad csatorna, ezekbe vettek potenciosztát lapokat és lehetőség nyílott 4 új nagypontosságú pontenciosztáton végezni a méréseket. Így jelenleg egy VMP-300 potenciosztát két kutatócsoport igényeit elégíti ki.
A 2023-as beszámoló szerint: A Szegedi Tudományegyetem Kémiai Intézetének Fizikai Kémiai és Anyagtudományi Tanszékén (http://www2.sci.u-szeged.hu/physchem/kutatocsoportok.html ) fejlesztések folynak széndioxid elektrokémiai megkötésének és energiahordozó tüzelőanyag formátummá való átalakításán. A kutatások már prototípusok tesztelési fázisában vannak. Viszont a nagyobb méretű elektrolízerek tanulmányozásához nagyáramú potenciosztátokra volt szükség, amelyek magas frekvencián (100 kHz-ig) képesek EIS mérésekre. Leg megfelelőbb erre a feladatra a VMP-300+booster opció lett, ezért is alkalmaz a munkacsoport 2 darab VMP-300-st a fejlesztésekben.
Összefoglaló
A bemutatott konfigurációk a csatornaszám és a nagyáramú mérés közötti választást szemléltetik. Az alkalmazhatóságot a kártyakiosztás, feszültségablak, EIS-igény és protokoll együtt dönti el.
Kérdési vannak? Írjon nekünk: info@labornite.hu címünkre.