燃料电池的阻抗测量

用电化学阻抗谱研究了多孔电极中的孔隙大小分布，提出了一个孔隙大小分布的传输线模型，该模型基于传输线等效电路，考虑了孔隙大小分布的影响，其分布以分析分布函数给出，如自然对数分布。一般而言，电阻、电容与频率无关，但是电双层电容与频率有关，这种反常现象就是所谓电特性的“分布特性”或“频率分散”。除了在极限条件下，具有分布特性的电路组件不是有限个理想电路组件之和。电路组件的分布特性来源于：当系统的尺寸=如电极厚度或孔长度D长于特征长度=如扩散长度或渗透深度D时，分布特性不是局部出现，特征长度是频率的函数。当系统特性均匀与空间无关时，会出现这种类型的分布特性。分布特性与成分、几何尺寸等有关。多孔电极有两种分布特性类型：一为孔长度长于交流信号的渗透长度，另一个为孔隙大小分布。

交流阻抗法在电池性能方面的运用，研究了在大电流密度下工作时电池性能损失的物理化学原因。他认为在中等负载下，燃料电池的性能受氧气还原反应速率和电解质电阻控制。电池的阻抗谱可以描述成电解质电阻串联上阴极阻抗，最简单的情况是电荷转移电阻和双层电容相平行的电路。从这点而言，可把氢气的氧化反应看成是完全可逆的。

对在大电流密度下运作的燃料电池的阻抗测量表明，除了以KLMH-I<表示的电荷传递特性外，当性能损失增大时出现了低频圆弧，人们常认为这是由于有限扩散被阻碍造成的，其真正的原因还在研究中。让电池在"R#S下运行到出现稳定电流为止。接着用氮气代替氧气并在"RT#S下运行，在阳极电流终断后测量阻抗响应，用传输线等效电路模型来处理阴极活化层。从他们绘制的电容电阻图中我们可以看出，随着阻抗响应实部的增加，曲线程直线上升趋势，直到固定点前。在停止点，电容值与活化层的总双层电容有关，粒子聚合物载量越多，直线部分的斜率越大。