地特三等申論題 105年 [化學工程] 儀器分析

第一題

📖 題組：
四、(一)何謂電化學阻抗頻譜法（Electrochemical Impedance Spectroscopy, EIS）？（10 分） (二)試述所測得頻譜中的虛阻抗與實阻抗的來源及其應用。（10 分）

📝 此題為申論題，共 2 小題

小題 (一)

何謂電化學阻抗頻譜法（Electrochemical Impedance Spectroscopy, EIS）？（10 分）

看到電化學阻抗頻譜法（EIS），首先應點出這是一項「交流電（AC）」的非破壞性技術。接著說明其運作原理：對系統施加小振幅的不同頻率正弦波訊號，測量其響應並計算阻抗。最後強調其最大特色在於透過「頻率掃描」區分不同時間常數的電化學過程。

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【破題】電化學阻抗頻譜法（Electrochemical Impedance Spectroscopy, EIS）是一種利用小振幅交流（AC）訊號來研究電極與電解液介面特性及反應動力學的非破壞性電化學分析技術。【論述】

試述所測得頻譜中的虛阻抗與實阻抗的來源及其應用。（10 分）

作答時先將阻抗(Z)拆解為實部與虛部。實阻抗對應消耗能量的純電阻（如溶液電阻、電荷轉移電阻），虛阻抗對應儲存能量的電容/擴散元件（如雙電層電容、Warburg阻抗）。最後結合奈奎斯特圖(Nyquist Plot)與等效電路說明其在評估電池、防蝕等領域的應用。

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【破題】電化學阻抗頻譜法中，阻抗（Z）以複數形式表示為 Z = Z' + jZ''。其中 Z' 為實阻抗，代表能量的消耗；Z'' 為虛阻抗，代表能量的儲存與相位的延遲，兩者分別對應電化學系統中不同的物理與化學過程。【論述】