Die elektrochemische Impedanzspektroskopie EIS ist ein modernes Verfahren, um die elektrischen und elektrochemischen Eigenschaften von Brennstoffzellen zu untersuchen.
Die elektrochemische Impedanzspektroskopie ermöglicht die Untersuchung und Bewertung der Zellen inkl. ihrer Komponenten wie Katalysatoren, Membranen (MEA) oder der Bipolarplatten.
Es kann der sowohl gesamte Stack während des Betriebs unter verschiedenen Betriebsbedingungen, Lastbedingungen bzw. Strombelastungen untersucht werden, als auch einzelne Zellen oder Zellgruppen während des Betriebes
Die Brennstoffzellen haben in der Regel sehr geringe Impedanzen im MikroOhm-Bereich [µΩ] . Durch die stetige Vergrößerung der aktiven Fläche der Brennstoffzelle, während der Weiterentwicklung, werden die elektrochemischen Impedanzen immer geringer (Die elektrochemische Impedanz ist umgekehrt proportional zur aktiven Fläche).
Für das Impedanzspektrum wird die Brennstoffzelle mit einem sinusförmigen Strom angeregt (moduliert). Der Modulationsstrom beträgt bis zu ±50A. Die resultierende Spannung wird mit Amplitude und Phase über einen großeren Frequenzbereich gemessen.
Aus dem Modulationsstrom und der resultierenden Modultationsspannung wird die Impedanz berechnet.
Durch die verschiedenen Messfrequenzen ensteht das Impedanzspektrum.
Die Untersuchung von Brennstoffzellen erfordert Prüfstände (z.B. HORIBA FuelCon), um die Brennstoffzellen im gewünschten Arbeitsbereich betreiben zu können.
