Unsere Forschung konzentriert sich auf die Untersuchung elektrochemischer Reaktionen an Fest-Flüssig-Grenzflächen auf Elektroden und Einzelzellen, mit besonderem Schwerpunkt auf Technologien, die für die Energiewende relevant sind. Konkret untersuchen wir derzeit die CO₂-Reduktionsreaktion, die Sauerstoffentwicklungsreaktion in der PEM-Wasserelektrolyse, die Elektrolyse von Biomasse und technische organische Elektrosyntheseprozesse. Wir analysieren das Zusammenspiel von Elektrodenkinetik, Stofftransport, Materialeigenschaften und Produktbildung bei elektrochemischen Reaktionen. Durch die Kombination von physikalisch-chemischen Modellen und experimentellen Untersuchungen im Labor wollen wir elektrokatalytische Prozesse identifizieren und analysieren, um grundlegende und technisch relevante Erkenntnisse über das Zusammenspiel dieser Prozesse und deren Betriebsgrenzen zu gewinnen, die für die Entwicklung zukunftsweisender Technologien entscheidend sind.

Um dieses Ziel zu erreichen, setzt unser Labor online-diagnostische und dynamische experimentelle Methoden ein. Mit unserem dynamischen Analyseansatz können wir komplexe elektrochemische Prozesse in einzelne Teilprozesse zerlegen, indem wir deren Zeitkonstanten differenzieren und separat analysieren. Mit diesem Ansatz können wir begrenzende Prozesse und relevante Parameter genauer identifizieren als mit herkömmlichen Methoden. Wir unterstützen dies durch modellbasierte Analysen und Simulationen.

In unseren Laboren setzen wir diverse experimentelle Techniken für unsere Analysen ein, wie z.B. zyklische Voltammetrie (CV), Experimente an rotierenden Scheibenelektroden (RDE), elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS), nichtlineare Impedanzspektroskopie (NFRA), differentielle elektrochemische Massenspektrometrie (DEMS), Gas- oder Flüssigkeitschromatographie gekoppelt mit Massenspektrometrie (HS-GC-MS, HPLC-MS), oberflächenverstärkte Infrarot-Absorptionsspektroskopie (ATR-SEIRAS) und UV-Vis-Spektroskopie.

Unser modellbasierter Ansatz ermöglicht die systematische Analyse elektrochemischer Prozesse von der mikrokinetischen bis zur makrokinetischen Skala, einschließlich des komplexen Massentransports. Experimentell validierte Reaktionskinetik und thermodynamische Energiewerte (aus DFT) dienen als Grundlage für unsere physikochemischen Modelle und Simulationen. Wir wenden strenge mathematische Optimierungsstrategien an, um Prozesse systematisch zu verbessern oder führen Szenario-basierte Analysen durch, um Betriebsparameter und Prozessbedingungen zu bestimmen.

Ausgeschriebene Stellen und studentische Arbeiten unserer Arbeitsgruppe finden sie hier.

Ansprechpartner: Dr. Philipp Röse (Gruppenleiter)