Potentiostat

Ein Potentiostat ist ein in der Elektrochemie eingesetztes elektrisches Messgerät. Im Prinzip stellt es eine spezielle Bauform eines Regelverstärkers dar, welcher für die Messung über drei Elektroden verfügt:

• eine Arbeitselektrode
• eine hochohmige Referenzelektrode (oder auch Bezugselektrode)
• eine Gegenelektrode.

Alle drei sind im Betrieb mit einem zu untersuchenden galvanischen Element verbunden. Dabei hält der Potentiostat eine elektrische Spannung zwischen der Arbeitselektrode und der Referenzelektrode konstant (daher auch der Name: "statisches Potential"), und zwar über einen elektrischen Strom zwischen der Gegen- und der Arbeitselektrode. Der Potentiostat misst die elektrische Spannung und den elektrischen Strom und gibt die Messwerte aus.^[1]

Die Hauptanwendung für Potentiostaten sind Untersuchungen chemischer Reaktionen, welche in elektrochemischen Zellen ablaufen; die bekannteste chemische Reaktion ist die Elektrolyse. Des Weiteren werden Potentiostaten auch bei der Charakterisierung von Batterien oder Brennstoffzellen eingesetzt. Im weiteren dienen sie der Charakterisierung von Elektroden und Elektrolyten (Festkörper und ionenleitende Flüssigkeiten) z. B. in der Analytik.

Neben Messungen mit konstantem Potential können Potentiostaten in der Regel auch verschiedene Signalverläufe wie Potentialrampen oder -pulse^[2] ausführen oder mit externen Signalgeneratoren gekoppelt werden und so z. B. für die zyklische Voltammetrie eingesetzt werden. Unter Verwendung einer überlagerten Wechselspannung können auch Impedanzmessungen durchgeführt werden. Hier soll im Speziellen die elektrochemische Messung der Impedanz hervorgehoben werden.

Erste Arbeiten zum Aufbau eines Potentiostaten als Messgerät in der Elektrochemie gehen zurück auf A. Hickling im Jahr 1941.^[3]

Ein in der Funktion verwandtes Messgerät ist der Galvanostat, bei dem allerdings ein elektrischer Strom geregelt und durch die Einstellung einer elektrischen Spannung an der Gegenelektrode konstant gehalten wird.

1. ↑ Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag; kein Text angegeben für Einzelnachweis mit dem Namen bank1.
2. ↑ Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag; kein Text angegeben für Einzelnachweis mit dem Namen pulse_experiment.
3. ↑ Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag; kein Text angegeben für Einzelnachweis mit dem Namen hick1.