Modul elektrochemické impedanční spektroskopie pro výzkum vodíkových palivových článků

Abstract

Tato práce se zabývá diagnostikou vlastností palivových článků pomocí elektrochemické impedanční spektroskopie. Dokument začíná úvodem do problematiky palivových článků a dále jsou zde popsány základní principy funkce palivových článků. Dále je popsán vznik napětí na článcích, nábojové dvojvrstvy a její vliv na impedanci palivového článku. Následuje popis elektrochemické impedanční spektroskopie, používaných budicích signálů a způsob vyhodnocení impedančního spektra pomocí Bodeho a Nyquistova diagramu. Dále jsou popsány techniky měření impedančního spektra pomocí potenciostatu v kombinaci s lock-in zesilovačem nebo frekvenčním analyzátorem. Praktická část práce se zabývá návrhem elektrických obvodů modulu EIS a vytvořeným software realizující měření automatické měření impedančního spektra. V jejím závěru jsou uveřejněny výsledky testování modulu EIS.This thesis deals with diagnostic fuel-cell parameters using electrochemical impedance spectroscopy. The document begins with brief explanation of fuel-cell operation and its basic principles. Thesis continues with description of fuel-cell voltage generation and influence of charge dual-layer on impedance. After that electrochemical impedance spectroscopy, signals used for perturbation and evaluation of impedance spectrum using Bode a Nyquist plot is described. Next part explains measurement of impedance spectrum using potentiostat in combination with lock-in amplifier or frequency response analyzer. Practical part of thesis is dedicated to electric circuit design of EIS module and software designed for automatic measurement of impedance spectrum. Last part shows results of EIS module testing.