交流阻抗是一種廣泛應(yīng)用于許多電化學(xué)領(lǐng)域的實驗方法

Zahner ZHIT 算法是一種能夠檢測這種不可靠性的工具，此外它還能從測量的相位數(shù)據(jù)中重建其阻抗數(shù)據(jù)。

 

1.ZHIT 介紹

ZHIT 表示“Impedance (Z)- Hilbert -Transformation”阻抗（Z）-希爾伯特-轉(zhuǎn)換。ZHIT 算法是與電化學(xué)阻抗譜（EIS）相關(guān)的計算技術(shù),與 Kramers-Kronig 對比，當(dāng)研究體系與較小相位體系相關(guān)時，ZHIT 能夠處理這種情況。這種體系也稱為兩極體系。兩極或較小相位體系實際上反映的是沒有信號延遲的體系。 

在這種情況下，ZHIT 提供了檢查被測對象的穩(wěn)定性和互感性的可能性。體系不穩(wěn)定性會在低頻區(qū)出現(xiàn)漂移現(xiàn)象，互感性問題出現(xiàn)在較高頻率范圍的 EIS 譜圖中，特別是研究低阻抗體系時，這種情況更明顯。ZHIT 技術(shù)除了能驗證阻抗譜圖的可靠性之外，還可以通過相位曲線重建修正后的原始阻抗數(shù)據(jù)，從而再進行阻抗擬合操作。 

 

2.非穩(wěn)定性

測試對象在測量過程中的不穩(wěn)定性經(jīng)常會妨礙 EIS 數(shù)據(jù)的分析。這種現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)在許多電化學(xué)阻抗譜的應(yīng)用中，例如放電條件下對燃料電池和電池的評價、光照下對光敏體系的研究（即光致變色），或者對金屬表面的油漆和涂層的吸水性研究（即腐蝕防護）等。以時間漂移系統(tǒng)為例，充放電循環(huán)過程中的鋰離子累加器由于電池內(nèi)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，使得鋰離子累加器的充電狀態(tài)不斷改變，從而影響參與反應(yīng)物的濃度，這種不穩(wěn)定因素就會導(dǎo)致電池在充放電過程中的時間漂移。 

用理論方法分析這種不穩(wěn)定體系的電化學(xué)阻抗譜是比較困難的。而借助 ZHIT 算法便可以檢測出類似上述不穩(wěn)定因素而造成的一些錯誤假象。此外，ZHIT 算法所獲得的信息可用于重建因果阻抗譜圖，重建的阻抗譜圖符合 Kramer-Kronig 關(guān)系。所以，這種 ZHIT 算法技術(shù)的可靠性成為可能。

 

3.運算步驟

 

Z-HIT 算法的運算過程如圖 1 所示。 

 

 

 

圖 1：測量數(shù)據(jù)的平滑化和Z-HIT 方程分量的計算 

 

在步（圖 1.1）中，為了獲得連續(xù)的曲線（樣條曲線），對阻抗和相位這兩組測量數(shù)據(jù)進行了平滑處理。在第二步中，通過相位的樣條曲線重新計算其阻抗曲線。這時從高頻到低頻（圖 1.2，綠色曲線）范圍內(nèi)相位偏移被積分。為了能正確重建阻抗數(shù)據(jù)曲線， 根據(jù)該特定頻率下的相位偏移斜率確定其阻抗譜圖的校正系數(shù)（圖 1.3）。這樣我們就得到了一個重建的曲線，理論上它與原始測量的阻抗數(shù)據(jù)平行，但是在 y 軸方向上有偏移

（圖 4）。后，重建的曲線向原數(shù)據(jù)曲線移動，位移數(shù)值從原始的阻抗譜圖中所相關(guān)的頻率范圍內(nèi)計算出。下一章節(jié)進一步討論這種抵消假象的頻率范圍。