Die Elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) ist ein hochmodernes Verfahren zur präzisen Analyse der elektrischen und elektrochemischen Eigenschaften von Elektrolysezellen. Durch die detaillierte Erfassung von Impedanzänderungen ermöglicht EIS eine fundierte Beurteilung der Leistungsfähigkeit und Effizienz von Elektrolysezellen in verschiedenen Betriebszuständen.
Elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) erlaubt eine umfassende Untersuchung und Bewertung von Zellen sowie ihrer Bestandteile wie Katalysatoren, Membranen (MEA) und Bipolarplatten. Diese Analyse umfasst nicht nur den gesamten Elektrolyse-Stack unter unterschiedlichen Betriebs- und Lastbedingungen, sondern ermöglicht auch die gezielte Untersuchung einzelner Zellen oder Zellgruppen während des Betriebs.
Typischerweise weisen Elektrolysezellen sehr niedrige Impedanzen auf, die mit der kontinuierlichen Erweiterung ihrer aktiven Fläche während der Weiterentwicklung weiter abnehmen (die elektrochemische Impedanz ist invers proportional zur aktiven Fläche). Durch EIS können diese Impedanzänderungen präzise erfasst und analysiert werden, was wertvolle Einblicke in den Zustand und die Leistungsfähigkeit der Zellen liefert.
Für die Erstellung des Impedanzspektrums wird die Elektrolysezelle mit einem sinusförmigen Modulationsstrom angeregt, der bis zu ±50A betragen kann. Die resultierende Spannung wird über einen breiten Frequenzbereich gemessen, um Amplitude und Phase zu erfassen. Die Impedanz wird aus dem Modulationsstrom und der resultierenden Modulationsspannung berechnet. Durch die Verwendung verschiedener Messfrequenzen entsteht das Impedanzspektrum, das detaillierte Informationen über die elektrochemischen Eigenschaften der Zellen liefert.
Moderne Elektrolysezellen ermöglichen hohe Stromdichten und stellen dabei eine Herausforderung für die Impedanzmessung dar. Das EIS-Meter von SIVONIC ist speziell darauf ausgelegt, auch bei sehr hohen Arbeitsströmen unter verschiedenen Bedingungen das Impedanzspektrum zuverlässig zu messen. So können Anwender präzise und verlässliche Daten zur Optimierung ihrer Elektrolysesysteme erhalten.
