Wie funktionieren elektrochemische Reaktionen auf der Quantenebene?

Video mit Stefan Wippermann über seine neuesten Forschungsergebnisse

Elektrochemische Prozesse spielen eine zentrale Rolle für nachhaltige Energieumwandlungs- und -speichertechnologien, wie z.B. Wasserspaltung, Wasserstoff-Brennstoffzellen und Batterien. Um die Effizienz, Stabilität und Lebensdauer dieser Geräte zu maximieren, ist es notwendig, genaue Simulationstechniken zu entwickeln. So können strukturelle Eigenschaften und chemische Reaktionen an elektrifizierten Grenzflächen in Kontakt mit flüssigen Elektrolyten untersucht und vorhergesagt werden. In diesem Video stellt Stefan Wippermann, Leiter der Gruppe "Atomistische Modellierung", Ideen vor, wie man elektrochemische Prozesse mit kontrolliertem Elektrodenpotential simulieren, d.h. die entsprechenden grundlegenden physikalischen Gleichungen auf Hochleistungsrechnern lösen kann. Wippermanns Arbeit zeigt die Reaktion von flüssigem Wasser auf ein elektrisches Feld an Elektroden/Elektrolyt-Grenzflächen unter Potenzialkontrolle. Diese Ansätze öffnen die Tür zur Vorhersage und zum Verständnis der genauen mechanistischen Details und der Dynamik elektrochemischer Prozesse auf der Quantenebene.

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Florian Deißenbeck, Christoph Freysoldt, Mira Todorova, Jörg Neugebauer, and Stefan Martin Wippermann, "Dielectric Properties of Nanoconfined Water: A Canonical Thermopotentiostat Approach," Physical Review Letters 126 (13), 136803 (2021).

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