Elektrochemie

Die Arbeitsgruppe »Elektrochemie« setzt ihr umfassendes Spektrum elektrochemischer Methoden gezielt ein – sei es zur Herstellung, Bearbeitung und Charakterisierung von Werkstoffen oder zur Entwicklung elektrochemischer Zellen und Prozesse. Durch die enge Anbindung an den Lehrstuhl für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe der TU Dresden wird die Wissensbasis für zahlreiche Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten des Fraunhofer IKTS geschaffen. 

 

Die Arbeitsgruppe befasst sich mit folgenden Themenbereichen:

Funktionale Schichten

Elektrochemische Prozesse eigenen sich bestens zur effektiven und gut steuerbaren Herstellung und Charakterisierung von Schichten für unterschiedlichste funktionelle Eigenschaften in diversen Anwendungsfeldern: Elektronik (Dielektrika, Lötschichten), Korrosions- und Verschleißschutz (Anodisierschichten, Plasma-Elektrochemische Oxidschichten), Energiespeicher (Kondensatoren), Sensorik (Schichten für ionenselektive Elektroden).  

Elektrochemisches Bearbeiten und Korrosion

Beim elektrochemischen Bearbeiten werden die Vorteile des berührungsfreien Materialabtrags (keine mechanischen oder thermischen Schädigungen, kein Werkzeugverschleiß) zur Formgebung von Werkstücken angewandt. Da der Abtrag nicht von der Härte des zu bearbeitenden Materials abhängt, ist das Verfahren insbesondere für WC-Co-Hartmetalle und SiC-basierte Keramiken von Interesse. Hier wird die anodische Auflösung von Materialien ausgenutzt, während die Vermeidung selbiger Gegenstand unserer Korrosionsforschung und des Korrosionsschutzes ist.

Abwasserbehandlung und Recycling

Elektrochemische Prozesse kommen bei der Behandlung von Abwasser zur Reinigung und Desinfektion sowie bei der Rückgewinnung von Wertstoffen aus recycelten Produkten, zum Beispiel Metallen aus Bergbauwässern oder Altbatterien, zum Einsatz.

Das in der Arbeitsgruppe »Elektrochemie« über viele Jahre aufgebaute Verständnis für die zugrundeliegenden elektrochemischen Prozesse und deren Wechselwirkungen mit verschiedenen Materialien bildet die Grundlage für die Entwicklung neuer Werkstoffe und Produktionsprozesse.

Das Fraunhofer IKTS verfügt über eine breite Palette elektrochemischer (EIS, Cyclovoltammetrie, Transientenmethoden) und spektroskopischer Methoden (FTIR, Ramanspektroskopie, UV-Vis-Spektroskopie, ICP-OES) zur Untersuchung solcher Prozesse, skalenübergreifend auf Flächen von µm² bis m². Zudem werden elektrochemische Untersuchungen direkt mit komplementären Methoden (Mikroskopie, Spektroskopie, Diffraktometrie, Thermografie, Gravimetrie) in Form von In-situ- oder Operando-Anwendungen gekoppelt. 

 

Ausstattung 

• Gloveboxen
• Klimaschränke (-40 bis 120 °C)
• Kleingalvanikanlage
• Potentiostaten/Galvanostaten im Strombereich von 100 fA bis 80 A und Potentialen bis 200 V sowie Strom-Spannungsquellen bis 3,5 kW
• Elektrochemische Impedanzsmessplätze
• Messzellen (2- und 3-Elektrodenanordnung) für elektrochemische und spektro-elektrochemische Untersuchungen
• Elektrochemische Quarzmikrowaage
• FT IR-/Raman-Spektrometer
• ICP-OES-System

 

Leistungsangebot

• Elektrochemische Charakterisierung von Materialien, Werkstoffen und Prozessen
• Aufklärung von Reaktionsmechanismen und Ermittlung thermodynamischer und kinetischer Parameter von Elektrodenreaktionen (Diffusion, Aktivierungs-/Reaktionsenergien, Effizienzen)
• Elektrodenentwicklung für elektrochemische Prozesse und Sensorik
• Entwicklung von elektrochemischen Prozessen und Begleitung beim Industrietransfer
• Elektrochemische Reaktoren im Labormaßstab mit skalierungsfähigem Design