大电流电解水制氢过程中的交流阻抗测试

氢作为未来的燃料正在迅速普及，氢能作为绿色能源已经应用于发电和燃料电池电动汽车 (FCEV)。而 绿色的制氢途径是使用电和水通过电解的方法产生氢，电解是将电流通过电解质溶液或熔融态电解质时在 阴极和阳极上发生氧化还原反应的过程。目前主要有以下几种电解水的实验方法：

近几年来，随着科研人员对电解水制氢过程研究的深入，特别是在大电流密度的固态氧化物电解(SOEC) 技术研究中，对交流阻抗测试的需求也越来越多。

在进行交流阻抗测试时，通常大家可能会想到采用方案一的方法(下图左侧)，即直接把电化学工作站和 电解电流源并联在电解槽的两端。此种测试方法的测试结果会受到电源内部阻抗的影响(电阻，容抗), 另外 在交流阻抗测试时，部分交流信号会进入到电解电源，而工作在恒流模式的电源需要抵消交流信号的波动 来保持恒流状态，这样电源的输出会产生相应波动。因此方案一得到的交流阻抗不是真正电解过程的交流 阻抗，同时会有噪声干扰信号。

针对方案一的这种情况，Zahner公司提供了方案二的测试方法(下图右侧), 方案二采用和交流电子负 载联用的方法，由于 Zahner EL1002 交流电子负载特殊的设计使交流信号无法进入到直流电解电源上，这 样直流电流和交流电流是两个独立的回路，即使在比较大的电流情况下也互不影响。因此方案二可以准确 的测试电解过程中的交流阻抗。

测试方案二所需设备：

1.Zenniumpro或 Zennium x  电化学工作站

2.EL1002交流电子负载

3.第三方直流电源

4.选配  PAD4附件

可以对电堆中每个单元进行交流阻抗测试。 Zennium X 工作站最多可以配置 16 个通道。

通过以上设备联用，可以实现以下测试功能：

l 最大电压：100V

l 最大电流：680A

l 电解过程的交流阻抗测试

l 开路状态交流阻抗测试

大电流电解交流阻抗测试应用方案二举例如下：

该测试方案适合测试高电压和大电流样电解过程中的交流阻抗测试。方案中使用第三方大电流电源， Zennium pro/x 主机通过 EPC42 卡来控制电子负载 EL1002。整个测试过程都有软件控制和数据记录以及 阻抗数据分析。

在此例子中，第三方电源提供恒定的 110A 直流电流。其中 100A 施加到电解槽上。10A 流向电子负 载用于交流信号调制。软件控制施加 5A 交流激励信号到电解槽，同时通过电子负载的电压测试线测量电解 槽的响应电压，从而得到在大电流电解时的交流阻抗谱图（EIS）。

连接示意图及电解电流 100A 和 EIS 交流扰动电流 5A 设置界面

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