Dieses Lehrbuch für Studierende der Chemie, Physik sowie der Material- und Ingenieurwissenschaften behandelt in einem einheitlichen Rahmen die Grundlagen, Methoden, Materialien und Anwendungen der modernen Elektrochemie in Forschung und Industrie.

Der erste Teil erläutert die Prinzipien der Elektrochemie - Elektrodenreaktion, Thermodynamik, Kinetik und Transportprozesse auf dem Niveau typischer Bachelor-Studiengänge. Die folgenden Teile schlagen Brücken zur aktuellen Fachliteratur und sind für Vertiefungsphasen und das Master-Studium konzipiert. Im zweiten Teil werden elektrochemische Messtechniken zur Konzentrationsbestimmung sowie zur Aufklärung von Reaktionsmechnismen und Grenzflächenstrukturen vorgestellt. Der dritte Teil befasst sich mit den Themen Galvanik, Halbleiter, Festkörperelektrolyte, Elektrokatalysatoren und modifizierte Elektroden, also den materialwissenschaftlichen Aspekten der Elektrochemie. Der letzte Teil stellt exemplarisch wichtige Anwendungsfelder der Elektrochemie vor und spannt den Bogen von Korrosionuntersuchungen über die Umwandlung und Speicherung von Energie bis hin zur technischen Elektrolyse und zu Biosensoren.

• Klarer, modularer Aufbau: Die Trennung in Grundlagenkapitel und weiterführende Themen ermöglicht den Einsatz in unterschiedlichen Studiengängen, sowohl auf Bachelor- als auch auf Master-Niveau.
• Didaktisch ausgefeilt: Anschauliche Darlegungen mithilfe von mehr als 800 Abbildungen, Schlüsselkonzepten und zahlreichen Hinweisen auf Fallstricke und häufige Fehler.
• Zahlreiche Anwendungsbeispiele verdeutlichen den Querschnittscharakter der Elektrochemie.
• Perfekt zur Prüfungsvorbereitung: Einfache Lernkontrolle durch Verständnisfragen innerhalb und Aufgaben am Ende der Kapitel.

Mit seiner Kombination von Grundlagen, Methoden, Materialien und Anwendungen vermittelt dieses moderne Lehrbuch ein umfassendes Bild der Elektrochemie an der Schnittstelle von Chemie, Material-wissenschaft, Energie- und Elektrotechnik.

Symbole für physikochemische Größen in diesem Buch xvii

Abkürzungen in diesem Buch xxvii

Noch ein Lehrbuch der Elektrochemie, muss das wirklich sein? 1

Elektrochemie - schon lange etabliert, aber immer noch kompliziert? 1

Was dürfen Sie nun von dem Fachgebiet und dem Buch erwarten? 2

Historische und aktuelle Lehrbücher 4

Danksagung 5

Bildquellen 6

Teil I Grundlagen 9

1 Die Elektrodenreaktion - der Kern der Elektrochemie 11

2 Die Thermodynamik elektrochemischer Reaktionen 25

3 Die elektrochemische Kinetik - Homogene und heterogene Prozesse 85

4 Massentransport und Randschichten 115

Teil II Untersuchungsmethoden der Elektrochemie 189

5 Elektroanalytische Methoden und elektrochemische Sensoren 191

6 Aufklärung elektrochemischer Reaktionsmechanismen in flüssigen Elektrolyten 297

7 Elektrochemische Impedanzspektroskopie 371

8 Untersuchung von Grenzflächenstrukturen 395

Teil III Materialien von und für Elektrochemie 533

9 Elektrochemische Materialabscheidung 535

10 Halbleiterelektrochemie 571

11 Festkörperelektrolyte und andere unkonventionelle Elektrolytsysteme 615

12 Elektrokatalyse 651

13 Modifizierte Elektroden 697

Teil IV Anwendungen 747

14 Korrosion und Korrosionsschutz 749

15 Batterien 801

16 Brennstoffzellen 861

17 Elektrosynthesen in Labor und Industrie 895

18 Bioelektrochemie 939

Index 1019