Blockveranstaltung Elektrochemische Prozesse

Inhalt der Veranstaltung ▲

Elektrochemische Prozesse und Wasserstoff-Technologie

Einführung und Grundlagen: Aufbau elektrochemischer Zellen; Flüssigphasenzellen und Festkörperzellen; anwendungsspezifische Grundtypen und prinzipielle Aspekte des Zelldesigns für Anwendungen in der Informationstechnik (nichtflüchtige Speicher), der Energietechnik (Batterien und Brennstoffzellen) und Sensorik

Elektroden im stromlosen Zustand: Elektrochemische Doppelschicht (Helmholtz-Schicht, Gouy-Chapman-Schicht); Raumladungszonen; spezifische Adsorption; Nullladungspotential; Impedanzspektroskopische Analyse; Bildung der EMK einer Zelle

Elementarprozesse 1 – Elektronentransfer: Elektronentransfer bei Redox-Vorgängen an elektrochemischen Elektroden; Analyse auf der Basis der Butler-Volmer-Gleichung; Klein- und Großsignalverhalten; Überpotential aufgrund des Elektronentransfers und die Auswirkungen auf praktische Anwendungen

Elementarprozesse 2 - Bildung von Diffusionsschichten durch Massetransport: Diffusionsüberpotential und seine Bedeutung in Energiespeichersystemen; Analyse der Diffusionsvorgänge in Flüssigphasenzellen mittels rotierender Scheibenelektrode; Nutzung der Diffusion in praktischen Anwendungen

Elementarprozesse 3 – Phasenbildung: Keimbildung und Elektrokristallisation bei Metallisierungsvor-gängen; 2D- und 3D-Wachstum; Unterpotentialabscheidung; Gasphasenbildung; praktische Anwendung in Metallisierungszellen und Gaszellen (am Beispiel der Wasser-Elektrolyse)

Wasserelektrolyse und Wasserstoff-Technologie: Wasserstoff-Synthese durch Elektrolyse; reversible Wasserstoff-Brennstoffzellen im Niedertemperaturbereich (Polymer-Elektrolyt-Membran, PEM); Hochtemperatur-Elektrolyse; mobile und stationäre Wasserstoff-Brennstoffzellen;chemische Verfahren zur Wasserstoff-Synthese;Überblick über Szenarien der Wasserstoff-Wirtschaft

Methoden: Arbeitsweise eines Potentiostaten; zyklische Voltammetrie; Spannungs- und Stromsprungmethoden; Impedanzspektroskopie; Ausblick auf fortgeschrittene Methoden (Oberflächenverstärkte Raman-Spektroskopie; in-situ Rastertunnelmikroskopie; in-situ Synchrotronmethoden)

Anwendungen: Elektrodenprozesse in Batterien und Brennstoffzellen; Diffusionsbegrenzte Grenzströme in der Gassensorik; Ionenaustausch, spezifische Adsorption/Desorption und Redoxprozesse in der Spurenanalytik; Zellen zur Wasserstofferzeugung; reversible Wasserstoff-Brennstoffzellen;Metallphasenbildung auf der Nanoskala für nichtflüchtige, ultradichte Speicher und neuronale Netze in Logikschaltungen

Präsenzveranstaltung ▲

Termine nach speziellen Terminplan, siehe Campus Office.

Prüfung ▲

Termine nach Vereinbarung



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