Grundlagen der Elektrochemie - Vertiefung (M3, M4, M5-WW4)5 ECTS
(englische Bezeichnung: Basics Electrochemistry II)
(Prüfungsordnungsmodul: Grundlagen der Elektrochemie - Vertiefung)

Lehrveranstaltungen:

• • Basics Electrochemistry II
    (Vorlesung, 2 SWS, Alexander Tesler, Mi, 14:15 - 15:45, 0.85; Nach Vereinbarung)
  • Übung Basics Electrochemistry II
    (Übung, 1 SWS, Alexander Tesler, Di, 12:15 - 13:45, 0.85)

Empfohlene Voraussetzungen:

Belegung der Module M1, M6 oder M8. Immatrikulation im MA-Studium.

Es wird empfohlen, folgende Module zu absolvieren, bevor dieses Modul belegt wird:

Oberflächentechnik und Elektrochemie (WS 2020/2021)

Inhalt:

Der Elektrochemie kommt große Bedeutung sowohl im wissenschaftlichen als auch technologischen Kontext zu. Heutige Forschungsarbeiten konzentrieren sich hauptsächlich (aber nicht ausschließlich) auf die Themengebiete Nanotechnologie und Anwendungen der Energietechnik wie Brennstoffzellen, Batteriesysteme und Solarzellen. Prinzipiell widmet sich die Elektrochemie dem Zusammenspiel von Elektrizität und chemischen Reaktionensabläufen in der Art, dass freie chemische Energie, die mit einer Reaktion einhergeht, in elektrische Energie konvertiert wird (z.B. Brennstoffzellen) oder aber elektrische Energie Verwendung findet um beispielsweise stabile Verbindungen zu zersetzen (z.B. Chlorgaserzeugung). Die Lehrveranstaltung leitet die Studierenden an, die Grundlagen der Elektrochemie zu verstehen und erläutert grundlegende Methoden und Arbeitsweisen um elektrochemische Reaktionen und darauf basierende Anwendungen zu verstehen.

Electrochemistry plays an important role in scientific and technological fields. Nowadays, the research areas are focused, but not limited, on nanotechnology and energy devices, i.e. fuel cells, battery systems and solar cells. In principle, the electrochemistry involves the study of relationship between electricity and chemical reactions, such that chemical free energy associated with a reaction is converted into electrical energy (e.g. fuel cells) or conversely, electricity is used to decompose stable chemical systems (e.g. production of chlorine). The lecture program provides an opportunity for students to understand the basics of electrochemistry and provide the fundamental tools for understanding electrochemical-reactions and electrochemical-devices.

Lernziele und Kompetenzen:

Basics Electrochemistry
Die Stuiderenden

• definieren und wenden rechnerisch thermodynamischer Grundbegriffe und Modelle an (Enthalpie, Entropie, Gibbs-Energie, chemische Gleichgewichte).
  

• vergleichen verschiedene Elektrolyte (Wässrige Lösungen, Organische Lösungen, Festphasenelektrolyte. Vergleichen verschiedener Elektrodenarten und deren Elektrodenpotential.
  

• wenden die Nernst-Gleichung an.
  

• definieren elektrochemische Systeme (Elektrolysezellen, Galvanische Zellen).
  

• erläutern Elektroden/Elektrolyt-Grenzflächen (elektrochemische Doppelschicht).
  

• verstehen die Zusammenhänge von Reaktionsraten und Stromstärke und können diese diskutieren.
  

• bewerten die Kinetik von Elektrodenreaktionen (stofftransportkontrolliert, ladungsdurchtrittskontrolliert, reaktionskontrolliert).
  

leiten die Butler-Volmer-Gleichung her.

• beschreiben die theoretischen Grundlagen instrumenteller Techniken und technologischer Anwendungen (Brennstoffzellen, Batteriesysteme, elektrochemische Bauteile und Anwendungen).

Defining and operating with fundamental thermodynamic concepts and models (enthalpy, entropy, free energy, chemical equilibrium). Comparing of Electrolytes (aqueous solutions, organic solutions, solid phase electrolytes. Comparing different types of electrodes and their electrode potential. Applying the Nernst equation. Defining electrochemical systems (electrolytic cells and galvanic cells). Elucidating Electrode-solution interfaces (electric double layer). Discussing the relationship between electrochemical reaction rate and current. Assessing electrode kinetics (mass transport control, charge transfer control, reaction control). Deriving the Butler-Volmer equation. Describing the theoretical background of instrumental techniques and technologies (fuel cells, battery systems, electrochemical devices).

Literatur:

Vorbereitende Literatur Wird im Zuge der Lehrveranstaltung vorgestellt.

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:

1. Nanotechnologie (Master of Science)
   (Po-Vers. 2020w | TechFak | Nanotechnologie (Master of Science) | Gesamtkonto | Kernfächer | Korrosion und Oberflächentechnik | Grundlagen der Elektrochemie - Vertiefung)

Studien-/Prüfungsleistungen:

Grundlagen der Elektrochemie - Vertiefung (Prüfungsnummer: 62361)

Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 45, benotet, 5 ECTS

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

weitere Erläuterungen:
written Exam

Prüfungssprache: Englisch

Erstablegung: SS 2021, 1. Wdh.: SS 2022

1. Prüfer:

Sannakaisa Virtanen