Die Elektrifizierung von Fahrzeugen erfordert Änderungen in der Art und Weise, wie Batterien und Brennstoffzellen bisher getestet wurden. Die elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) ist eine nahezu universelle Technik zum Testen von Batterien und Brennstoffzellen, die zum Verständnis der Funktion bzw. Dysfunktion oder anders ausgedrückt frühzeitigen Verlustprozessen beiträgt. Bis jetzt war es nicht möglich, EIS an großen Batterie- oder Brennstoffzell-Modulen wie sie in Fahrzeugen verwendet werden, durchzuführen. Normale Potentiostaten haben nicht die Spannungs- und Strombereiche, die zum Testen dieser High Energy Devices notwendig sind. Gamry löst dieses Problem mit seinem neuen Hochspannungs-EIS-Testsystem. Das LPI1010 bietet Ihnen die Möglichkeit, EIS an diesen großen Prüflingen bis zu 1000V durchzuführen und erweitert somit den Bereich für Spannung und Strom im Vergleich zu Standard-EIS-Systemen, die für das Labor ausgelegt sind.
Ein typisches System zur EIS-Charakterisierung von großen Batterie- oder Brennstoffzell-Modulen besteht aus Gamry´s Grundgerät Interface 1010E Potentiostat/Galvanostat/ZRA und LPI1010 Zubehör mit dem passenden Spannungsmaximalbereich (10V, 100V oder 1000V) Ihrer Prüflinge in Verbindung mit einem geeigneten bipolaren Netzgerät oder einer elektronischen Last.
Das sinusförmige Erregungssignal für die elektrochemische Impedanzspektroskopie wird vom LPI1010 in das bipolare Netzgerät oder die elektronische Last als das ausführende Organ eingespeist und der Batteriestrom frequenzabhängig moduliert. Bei einer kontinuierlich Gleichstrom produzierenden Brennstoffzelle wird mit der elektronischen Last durch einen entsprechenden Senkstrom ein DC-Gleichgewicht hergestellt und gleichzeitig das sinusförmige Wechselstromerregungssignal für die elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) überlagert. Damit kommen sowohl der DC-Senkstrom als auch der AC-Charakterisierungsstrom aus einer gemeinsamen Quelle und die gemessene Spannungsantwort sowie stabile Phasenwinkelinformationen zwischen Anregungsstrom und Spannungsantwort der Brennstoffzelle liefern eine unbeeinflusste Rückmeldung über Realteil und Imaginärteil der Impedanz, die sich nicht mehr durch Regelkreise aus zwei unterschiedlichen Geräten untereinander stören. Auf diese Weise wird durch die Verwendung der LPI1010 am Beispiel der Brennstoffzellen das Problem der parallel aufsitzenden EIS-Charakterisierung und die damit verbundene Problematik des „Gegenregelns“ behoben und außerdem noch ausschließlich die frequenzabhängige Impedanz und Phasenwinkel der Brennstoffzelle gemessen und nicht mehr die Summe aus frequenzabhängige Impedanz und Phasenwinkel der Brennstoffzelle UND Last.
Grundlegende Studien mit neuen Ansätze zur zielgerichteten Optimierung von Batterien- und Brennstoffzellenmodulen profitieren damit sowohl von neuen EIS-Tests und -Modellierungen der physikalischen Wirklichkeit.
