Institut für Angewandte Materialien - Elektrochemische Technologien (IAM-ET)

Elektrokatalyse

Unser Forschungsinteresse gilt der Untersuchung elektrochemischer Reaktionen an der Fest-Flüssig-Grenzfläche an Elektroden. Dabei konzentrieren wir uns insbesondere auf das Zusammenspiel von Elektrodenkinetik, Massentransfer, Fluiddynamik, Materialeigenschaften und Produktbildung bei elektrochemischen Reaktionen. Durch die Kombination von physikalisch-chemischen Modellen und experimentellen Untersuchungen im Labor identifizieren und analysieren wir die elektrokatalytischen Prozesse und leiten daraus fundamentale und technisch relevante Erkenntnisse über die Wechselwirkung der Prozesse und deren Betriebsgrenzen ab, die für die Weiterentwicklung dieser zukunftsweisenden Technologien relevant sind.

In unserem Labor kombinieren wir Online-Diagnose- und dynamische experimentelle Methoden, um wertvolle Informationen über die elektrochemische Zelle und ihre Prozesse zu gewinnen. Mit unserem dynamischen Analyseansatz sind wir in der Lage, komplexe elektrochemische Prozesse durch Differenzierung ihrer Zeitkonstanten in ihre einzelnen Teilprozesse zu zerlegen und separat zu analysieren. Auf diese Weise sind wir in der Lage, limitierende Prozesse sowie relevante Parameter präziser zu identifizieren, als dies mit herkömmlichen Methoden möglich ist. Dies gelingt uns insbesondere mit der Unterstützung modellbasierter Analyse und Simulationen.

Unsere wichtigsten experimentellen Techniken sind: zyklische Voltammetrie (CV), rotierende Scheibenelektroden Experimente (RDE), elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS), nichtlineare Impedanzspektroskopie (NFRA), differentielle elektrochemische Massenspektrometrie (DEMS), Gaschromatographie, oberflächenverstärkte Infrarot-Absorptionsspektroskopie (ATR-SEIRAS) und UV-Vis-Spektroskopie.

Mit unserem modellbasierten Ansatz analysieren wir systematisch elektrochemische Prozesse von der mikrokinetischen bis zur makrokinetischen Skala, einschließlich des Massentransports. Experimentell validierte Reaktionskinetik sowie thermodynamische Energiewerte (aus der DFT) bilden die Grundlage für unsere physikalisch-chemischen Modelle und Simulationen. Wir setzen rigorose mathematische Optimierungsstrategien ein, um Prozesse systematisch zu verbessern oder führen Szenario-basierte Analysen durch, um Betriebsparameter und Prozessbedingungen zu ermitteln. 

Ansprechpartner: Dr. Philipp Röse (Gruppenleiter)

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Elektrochemische Zelle
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ATR-SEIRAS
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Modellierung

Aktuelle Forschungsthemen

Thema Kontakt
Struktur-Performance-Beziehungen von Ir-Ru-Elektroden für die Sauerstoffentwicklung (OER) im dynamischen Betrieb (DFG Schwerpunktprogramm SPP2080) M.Sc. Janis Geppert
Multiskalen-Analyse komplexer Dreiphasensysteme: O2- und CO2-Reduktion an Ag-Gasdiffusionselektroden in wässrigem Elektrolyt (DFG-Forschergruppe 2397) M.Sc. Inga Dorner
Kohlendioxid-Reduktionsreaktion (CO2RR) an Elektrokatalysatoren auf Kupferbasis (Helmholtz-Programm MTET; Topic 3, Subtopic 2: Power-based Fuels and Chemicals) Dr. Philipp RöseM.Sc. Niklas Oppel