Theorie von elektrochemischen Grenzschichten und Materialien
Über
Wir entwickeln Modelle für dynamische Materialphänomene in elektrochemischen Systemen und lösen diese mit Methoden der theoretischen und mathematischen Physik.
Forschungsthemen
- Theorie geladenener Metall-Elektrolyt-Grenzflächen
- Theoretische und computergestützte Elektrokatalyse
- Reaktionsumgebung in elektrokatalytischen Schichten
- Elektrokatalyse und Elektrokinetik in nanoskaligen Medien ("Nanoprotonik")
- Skalenüberbrückende Modellierung von Transport und Reaktion
Forschung
Theorie geladenener Metall-Elektrolyt-Grenzflächen
Wir entwickeln theoretische Ansätze zur Untersuchung von Grenzflächenproblemen in der Elektrochemie.
Ziel: Berücksichtigung von Effekten der elektronischen Struktur im Metall und von Ionen- und Lösungsmitteleffekten im Elektrolyt.
Unser Hauptaugenmerk liegt auf der Entwicklung von Theorien, welche die quantenmechanische Behandlung des Metallbereichs mit klassischen Ansätzen für den Elektrolyten kombinieren.
Theoretische Elektrokatalyse
Wir entwickeln theoriebasierte Werkzeuge für die Analyse mehrstufiger elektrochemischer Reaktionen.
Ziel: Verständnis des Zusammenspiels zwischen lokalen elektrochemischen Bedingungen und Reaktionskinetik an Grenzflächen; Einfluss von Materialveränderungen.
Wir untersuchen kapazitive und faradaysche Antwortfunktionen in Abhängigkeit von geometrischen Parametern und Reaktionsbedingungen.
Reaktionsumgebung in ionomer-gebundenen elektrokatalytischen Schichten
Mit Hilfe quantenmechanischer Simulationen, Grenzflächentheorie und kraftfeldbasierter Molekulardynamiksimulationen untersuchen wir die Eigenschaften wassergefüllten Nanoporen, zwischen Katalysatoroberfläche und Ionomerschicht.
Ziel: Verstehen, wie die Struktur und Eigenschaften der Grenzfläche die lokale Reaktionsumgebung in ionomer-gebundenen Katalysatorschichten beeinfllussen.
Wir untersuchen Wechselwirkungen im Grenzflächenbereich und erforschen die molekulare Struktur, Dichteverteilungen, Korrelationsfunktionen und Dynamik von Wassermolekülen, und ionischen Spezies.
Elektrokatalyse und Elektrokinetik in Nanoconfinement ("Nanoprotonik")
Wir entwickeln einen theoretischen Formalismus für das Gebiet der "Nanoprotonik".
Ziel: Beschreibung des Protonentransports und der elektrokatalytischen Reaktion in Nanoporen mit geladenen und elektrokatalytisch aktiven Wänden.
Nanoprotonische Medien sind in elektrochemischen Zellen allgegenwärtig und für den Bau neuartiger diagnostischer oder logischer Bauteile von größtem Interesse.
Skalenüberbrückende Modellierung von Transport und Reaktion
Elektrolyteffekte sind in der Elektrokatalyse omnipräsent, aber nach wie vor schwer zu entschlüsseln.
Ziel: Aufbau eines hierarchischen Modells für die Reaktionskinetik und Massentransporteffekte.
Das Modell umfasst Module für die Erfassung der lokalen Reaktionsumgebung an der Elektroden-Elektrolyt-Grenzfläche, der mikrokinetischen Reaktionskinetik und des Mehrkomponenten-Massentransports. Auf der Basis dieses Modells analysieren wir die vielschichtigen pH-Effekte in elektrokatalytischen Reaktionen.
Mitarbeitende
Letzte Änderung: 20.02.2025