典型的电化学阻抗谱（EIS）实验装置包括一个电化学电解池、一台具备EIS测量功能的电化学工作站。
本章节介绍了常见的实验设置以及主要实验参数等信息。
EIS 实验中的电化学电解池可由二、三或四电极组成。最基本的电化学电解池有两个电极。通常，被研究的电极称为工作电极，闭合电路所需的电极称为对电极。电极通常浸入液体电解质中。对于固态系统，可能有固体电解质，也可能没有电解质。无论电池构造如何：
- 电位在参比电极 RE 和感应电极 S 之间进行控制或测量。
- 电流在对电极 CE 和工作电极 WE 之间进行控制和测量。
- 根据电位和电流的比值计算阻抗。(参考 AN-EIS-001).
当精确控制电化学界面上的电位并不重要时，可使用两电极配置（图 1）。
这种配置最常用的主要应用领域是能源和材料研究（即电池）。通过这种配置，测量阻抗可提供完整电池（WE、电解质、CE）的信息。
三电极配置是基本电化学应用中最常见的配置。第三个电极（参比电极）用于准确确定电化学界面上的电位（图 2）。
由于无法测量单个电极的绝对电位，电化学系统中的所有电位测量都是相对于参比电极进行的。三电极配置使研究人员能够隔离并测量仅在工作电极上发生的现象的阻抗。
四电极配置用于分析发生在电解质内部的过程，例如被薄膜隔开的两个电极之间的过程。在这种配置中，电流在工作电极和对电极之间流动（图 3）。在这里，阻抗是在RE 和 S之间测量的。
这种配置常用于研究离子通过膜的传输或进行电子或离子电导率测量。因此，它最常见于电催化和传感应用中。在低阻抗固体上进行测量时，也需要使用四电极配置，因为在这种情况下，接触电阻和导线电阻的影响应该最小。
主要实验参数可分为两大类：电化学工作站的参数或设置以及阻抗分析的参数或设置。
EIS 测量可以在恒电位或恒电流模式下进行。在恒电位模式下，实验在固定的直流电位下进行。在直流电位上叠加正弦电位扰动并施加到电解池上，测量产生的电流并计算系统阻抗。
在恒电流模式下，实验在固定的直流电流下进行。在直流电流上叠加正弦电流扰动并施加到电解池上。测量由此产生的电势并计算系统阻抗。
选择哪种模式通常取决于被测样品的性质和需要解决的研究问题。例如，在使用低阻抗设备或不需要精确控制工作电极电位的情况下（如电池），最好选择恒电流模式。而在研究腐蚀过程时，由于需要精确控制腐蚀样品的电位，则采用恒电位模式。
直流电位或电流
通过阻抗测量可以研究在特定直流电位（或电流）下发生的各种现象。该直流值也称为偏置电位（或电流）。
图 4 显示了铁在钝化溶液中腐蚀的典型电流-电位曲线。该曲线中的不同区域可归因于各种电化学现象。理论上，可以在以下任何偏置电位或电流下进行 EIS 测量：
- 开路电位 (OCP)，又称腐蚀电位
- 活性区域的电位或电流
- 低活性区域的电位或电流
- 极限电流平台区的电位或电流
在这些电位区域中的任何一个区域进行 EIS 都会产生不同的结果，这与极化曲线上的该点所发生的基本电化学反应有关。
Note: care must be taken when doing the experiments at OCP. A typical impedance scan takes approximately 10 minutes. For certain systems, the OCP can drift during the impedance experiment. If the OCP is measured at start of the impedance scan and the potential bias is fixed at that value at the beginning of the scan, then as the experiment progresses, the OCP can shift due to changes in the electrode surface. As the bias potential is fixed at the beginning of the experiment, this can result in a difference between the actual OCP and the potential applied to the working electrode which can create uncertain measurement conditions. To avoid this, it is possible to carry out the EIS measurements in galvanostatic control at zero current (DC), thus eliminating the problem of the OCP shift during the frequency scan.
扰动（正弦波）振幅
系统的阻抗响应必须是线性的。线性条件意味着阻抗响应与扰动振幅无关。这可以通过使用小振幅扰动来实现。极小的振幅值会导致信噪比较低，从而产生噪声数据。过大的值会导致违反线性条件。大多数电化学系统通常使用 10 mV 的值。
在实验中，可以通过在不同的扰动交流振幅下进行相同的实验来验证线性条件。可使用此范围内的最大值，以获得最高的信噪比。
积分时间
随着扰动的交流振幅减小，信噪比会变差。为了改善这种情况，可以对多个正弦波或周期进行平均测量。这个平均过程也称为积分，测量所需的时间称为积分时间。延长积分时间可以改善信噪比。
交流稳定时间
在频率扫描期间，当应用新频率时，必须先经过一段时间让系统稳定下来，然后才能开始测量。
直流稳定时间
通常建议在开始使用直流设定点（E 或 i）时先不使用交流扰动一段时间（称为直流稳定时 间），以便系统能够在阻抗测量开始前达到稳定状态。
频率范围
理论上，必须选择尽可能宽的频率范围来捕捉系统的所有时间常数。实际上，频率范围受到仪器限制和系统因素的制约。
阻抗扫描的最高频率通常受到恒电位仪的高频限制和参比电极的响应限制。
测量时间是频率的倒数。因此，如果频率限制很低，则采集一次完整扫描的时间会很长。例如，以 1 mHz 的频率测量一个数据点至少需要 1000 秒。对于随时间变化的系统（如腐蚀过程或薄膜生长）而言，这意味着系统在数据采集过程中发生了变化。因此，在选择低频限制时应确保在数据采集期间系统不发生变化（或可忽略不计）。
大多数电化学系统通常使用 100 kHz 至 0.1 Hz 的频率范围。
频率分布
频率可以在频率范围内进行线性分布、对数分布、平方根分布或每十进制定义的点数分布。最常见的分布是每十进制 10 个点。此外，还建议避免使用市电频率及其谐波的倍数，以尽量减少这些频率的噪音。
交流模式 - 单正弦或多正弦
通常，测量在单正弦模式下进行。在测量极低频时，可使用多正弦（5 或 15）模式以节省时间。
本章节介绍了最常见的电极配置，并解释了主要的实验参数。