大電流電解水制氫過程中的交流阻抗測試

      近幾年來，隨著科研人員對電解水制氫過程研究的深入，特別是在大電流密度的固態(tài)氧化物電解(SOEC)技術研究中，對交流阻抗測試的需求也越來越多。

       在進行交流阻抗測試時，通常大家可能會想到采用方案一的方法(下圖左側(cè))，即直接把電化學工作站和電解電流源并聯(lián)在電解槽的兩端。此種測試方法的測試結果會受到電源內(nèi)部阻抗的影響(電阻，容抗), 另外在交流阻抗測試時，部分交流信號會進入到電解電源，而工作在恒流模式的電源需要抵消交流信號的波動來保持恒流狀態(tài)，這樣電源的輸出會產(chǎn)生相應波動。因此方案一得到的交流阻抗不是真正電解過程的交流阻抗，同時會有噪聲干擾信號。

         針對方案一的這種情況，Zahner公司提供了方案二的測試方法(下圖右側(cè)), 方案二采用和交流電子負載聯(lián)用的方法，由于Zahner EL1002交流電子負載特殊的設計使交流信號無法進入到直流電解電源上，這樣直流電流和交流電流是兩個獨立的回路，即使在比較大的電流情況下也互不影響。因此方案二可以準確的測試電解過程中的交流阻抗。
 

⽅案⼀：直接并聯(lián)EIS 測試                                        ⽅案⼆：使⽤交流電⼦負載

(不準確的測試⽅法)                                                     （準確的測試⽅法）  

測試方案二所需設備：
1. Zennium pro 或Zennium X電化學工作站
  

2. EL1002交流電子負載

	EL1002 電⼦負載
最大電流	200A
最大電壓	100V
最大功率	1000W
第三方電源或電子負載	680A

3. 第三方直流電源

第三方可編程直流電源： 電流限制：680A，具有恒流模式

 

4. 選配 PAD4 附件

可以對電堆中每個單元進行交流阻抗測試。 Zennium X工作站最多可以配置16個通道。通過以上設備聯(lián)用，可以實現(xiàn)以下測試功能：

● 最大電壓：100V

● 最大電流：680A

● 電解過程的交流阻抗測試

● 開路狀態(tài)交流阻抗測試



 

大電流電解交流阻抗測試應用方案二舉例如下：

該測試方案適合測試高電壓和大電流樣電解過程中的交流阻抗測試。方案中使用第三方大電流電源，Zennium pro/x主機通過EPC42卡來控制電子負載EL1002。整個測試過程都有軟件控制和數(shù)據(jù)記錄以及阻抗數(shù)據(jù)分析。

在此例子中，第三方電源提供恒定的110A直流電流。其中100A施加到電解槽上。10A流向電子負載用于交流信號調(diào)制。軟件控制施加5A交流激勵信號到電解槽，同時通過電子負載的電壓測試線測量電解槽的響應電壓，從而得到在大電流電解時的交流阻抗譜圖（EIS）。

連接示意圖及電解電流100A 和EIS 交流擾動電流5A 設置界面