Untersuchung von elektrochemischen Prozessen an der Grenzfläche zwischen geladenen Elektroden und ionischen Flüssigkeiten
Wallauer, Jens - Philipps Universität Marburg (2017)
Der Inhalt dieser kumulativen Dissertation kann prinzipiell in zwei Themengebiete untergliedert werden: (i) Die Untersuchung der Doppelschichtstruktur und deren Dynamik an der Grenzfläche zwischen ionischen Flüssigkeiten und Metallelektroden, und (ii) die Untersuchung der Kinetik von elektrochemischen Reaktionen in ionischen Flüssigkeiten. Beide Themengebiete sind von großer Bedeutung für technische Anwendungen auf Basis ionischer Flüssigkeiten, wobei hier etwa die Metallabscheidung, Batterien und Superkondensatoren oder auch Farbstoffsolarzellen als Beispiele genannt werden können.
Die Themengebiete wurden experimentell vor allem mit der Zyklovoltammetrie (CV) und der elektrochemischen Impedanzspektroskopie (EIS) untersucht. Die Grundlagen beider Methoden werden zunächst ausführlich vorgestellt. Die CV wurde hauptsächlich verwendet, um die elektrochemischen Stabilitätsfenster ionischer Flüssigkeiten zu bestimmen, um Quasi- und Pseudoreferenzelektroden zu kalibrieren, sowie um Diffusionskoeffizienten zu bestimmen. Die Impedanzspektroskopie wurde zum einen verwendet um die differentielle Doppelschichtkapazität der IL | Metallgrenzfläche zu messen. Weiterhin wurde die EIS verwendet, um die heterogene Geschwindigkeitskonstante von Reaktionen zu bestimmen.
Sämtliche Auswertungen wurden mit einer im Verlauf dieser Doktorarbeit neu entwickelten Software namens RelaxIS durchgeführt. Die Eigenentwicklung erlaubte die Implementierung neuer Algorithmen, um auch die komplizierten Multi-Spektrum-Fitmodelle anwenden zu können.
Nach der Vorstellung der experimentellen Grundlagen wird ein Überblick über den Stand der Forschung der beiden Hauptthemengebiete gegeben.