Die elektrochemische Impedanzspektroskopie EIS ist ein modernes Verfahren, um die elektrischen und elektrochemischen Eigenschaften von Elektrolysezellen zu untersuchen.
Die elektrochemische Impedanzspektroskopie ermöglicht die Untersuchung und Bewertung der Zellen inkl. ihrer Komponenten wie Katalysatoren, Membran (MEA) oder der Bipolarplatten.
Es kann sowohl der gesamte Elektrolyse-Stack während des Betriebs unter verschiedenen Betriebsbedingungen, Lastbedingungen bzw. Strömen untersucht werden als auch einzelne Zellen oder Zellgruppen während des Betriebes
Die Elektrolysezellen haben in der Regel sehr geringe Impedanzen. Durch die stetige Vergrößerung der aktiven Fläche der Elektrolysezellen , wärend der Weiteretwicklung, werden die elektrochemischen Impedanzen immer geringer (Die elektrochemische Impedanz ist umgekehrt proportional zur aktiven Fläche).
Für das Impedanzspektrum wir die Elektrolysezelle 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.
Mit den Frequenzen im Kilohertz-Bereich werden die hochfrequenten Impedanzen wie der Membranwiderstand bestimmt. Frequenzen oberhalb 10 bis 20 kHz bringen wenig zusätzlichen Informationen.
