甲醇燃料动力电池基础知识之交流阻抗谱

随着人们对新能源的追求，电池技术也在不断更新换代，近几年甲醇燃料动力电池悄然兴起。这种电池技术相比传统技术，更加环保节能，非常符合可持续发展的要。

本文将对直接甲醇燃料动力电池当中的交流阻抗谱基本原理进行讲解，帮助大家理解这种在未来大有可为的电池技术。

交流阻抗谱技术是通过对电化学体系施加一定振幅不同频率的交流信号，获得频域范围内相应电信号反馈的交流测试方法，之后再通过建立对应于被测体系物理模型的等效电路模型，

来研究电化学体系的电气特性同电池内部实际/三传一反0的对应关系，借助数学手段拟合进行定量分析和解释。信号振幅的大小既要达到辨识系统对信号强度的要求，同时还不能破坏电化学体系的线性相关性。关于稳态系统，施加信号为电压信号时，可以表示为：

其中X=2pf，f为频率。则获得的信号响应为:

其中U为相位角。于是可以获得不同频率下的阻抗函数为：

假如以（3）式实部为横座标，虚部为纵坐标建立坐标系，可以获得不同交流信号频率的阻抗值，称之为Nyquist图，并对应于特定的等效电路；假如以log（f）为横坐标，以log|Z|或U为纵坐标，其对应关系称之为Bode图。两种谱图唯一对应。

图1阻抗谱、反应过程及等效电路

图1（a）和（b）表示对应于DMFC这种电化学体系所采用的某一电路系统与之等效的关系：由于认为阳极反应是由两步反应串联构成，加上阴极的氧还原反应（ORR）共三个反应，采用三个复合元件等效上述反应。Rs代表接触电阻。图1（c）和（d）为实验体系的Nyquist图和Bode图，通过对电路的拟合，便可获得等效电路中每一个元件的阻抗值。要说明的是同一个Nyquist图和Bode图可能有不同的等效电路均可与其很好拟合，因此它们之间无唯一对应关系。

关于DMFC电极体系而言往往为涉及第一和第四象限的一个或几个半圆弧或射线。关于谱图的分析可以定性或定量解释其中复杂的传递和反应现象。

通过本文的介绍，相信各位都对甲醇燃料动力电池交流阻抗谱基本原理具有了一定的了解，小编仍旧会持续为大家供应有关这种新型电池的各类技术与最新资讯，以便于促进大家关于这种新技术的掌握。