Elektrochemische Energiewandler und -speicher

Angesichts der stets wachsenden Bedeutung regenerativer Energien für die Energieversorgung ist das Thema elektochemischer Wandlung und -speicherung wichtiger denn je - das ist das Lehrbuch dazu.

1 Prozesse und Anwendungen von elektrochemischer Wandlung und Speicherung2 Electrochemische Prozesse und Systeme2.1 Parasitische Reaktionen2.2 Selbstentladung2.3 Zelldegeneration2.3.1 Alterung3 Thermodynamik elektrochemischer Systeme4 Kinetik elektrochemischer Energiewandlungsprozesse4.1 Schritte in Elektrodenreaktionen und Überpotentiale4.2 Transport4.3 Ladungsdurchtritt4.4 Überpotential4.5 Diffusion4.6 Weitere Überpotentiale5 Elektroden und Elektrolyte6 Experimentelle Methoden6.1 Batterietester6.2 Strom-Potentialmessungen6.3 Lade/Entlade-Messungen6.4 Batterieladung6.5 Einfache und zyklische Voltammetrie6.6 Impedanzmessungen6.7 Galvanostatische Titration (GITT)6.8 Potentiostatische Titration (PITT)6.9 Elektrochemische Potentialsprungspektroskopie (SPECS)6.10 Elektrochemische Quarzmikrowaage (EQCM)6.11 Nicht-elektrochemische Methoden6.11.1 Festkörper-Kernresonanzspektroskopie6.11.2 Gasadsorptionsmessungen6.11.3 Mikroskopien6.11.4 Thermische Messungen6.11.5 Modellierung7 Primärsysteme7.1 Wäßrige Systeme7.1.1 Zink-Kohle-Batterie7.1.2 Alkalische Zn//MnO2-Batterie7.1.3 Zn//HgO-Batterie7.1.4 Zn//AgO-Batterie7.1.5 Cd//AgO-Batterie7.1.6 Mg//MnO2-Batterie7.2 Nichtwäßrige Systeme7.2.1 Primäre Lithiumbatterien7.2.2 Li//MnO27.2.3 Li//Bi2O37.2.4 Li//CuO7.2.5 Li//V2O5, Li//Ag2V4O11, und Li//CSVO7.2.6 Li//CuS7.2.7 Li//FeS27.2.8 Li//CFx-Primärbatterie7.2.9 Li//I27.2.10 Li//SO27.2.11 Li//SOCl27.2.12 Li//SO2Cl27.2.13 Li//Oxyhalid-Primärbatterie7.3 Metall-Luft-Systeme7.3.1 Wäßrige Metall-Luft-Batterien7.3.2 Nichtwäßrige Metall-Luft-Batterien7.4 Füllbatterien7.4.1 Seewasser-aktivierte Batterien7.4.2 Aktivierbare Hochleistungsbatterien8 Sekundärsysteme8.1 Wäßrige Systeme8.1.1 Bleisäure8.1.2 Bleigitter8.1.3 Ni-basierte Sekundärbatterien8.1.4 Wäßrige wiederaufladbare Lithium-Batterien8.1.5 Wäßrige wiederaufladbare Natrium-Batterien8.2 Nichtwäßrige Systeme8.2.1 Lithium-Ionen-Batterien8.2.2 Wiederaufladbare Li//S-Batterien8.2.3 Wiederaufladbare Na//S-Batterien8.2.4 Wiederaufladbare Li//Se-Batterien8.2.5 Wiederaufladbare Mg-Batterien8.3 Gel-Polymerelektrolyt-basierte Sekundärbatterien8.3.1 Gel-Lithium-Ionen-Batterien8.3.2 Gel-Elektrolyte für Natrium-Batterien8.4 Festelektrolyt-basierte Sekundärbatterien8.4.1 Lithium-Ionen-Feststoffbatterien8.4.2 Wiederaufladbare Lithium-Feststoffbatterien8.5 Wiederaufladbare Metall-Luft-Batterien8.5.1 Wiederaufladbare Li//Luft-Batterien8.5.2 Wiederaufladbare Na//Luft-Batterien8.5.3 Wiederaufladbare Zn//Luft-Batterien8.6 Hochtemperatursysteme8.6.1 Natrium-Schwefel-Batterien8.6.2 Natrium-Nickel-Batterien8.6.3 Flüssigmetallakkumulatoren9 Brennstoffzellen9.1 Die Sauerstoffelektrode9.2 Die Wasserstoffelektrode9.3 Gemeinsamkeiten von Brennstoffzellen9.4 Klassifizierung von Brennstoffzellen9.4.1 Niedertemperaturbrennstoffzellen9.4.2 Alkalische Brennstoffzellen9.4.3 Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen (PEMFCs)9.4.4 Alkoholdirektbrennstoffzellen9.4.5 Bioelektrochemische Brennstoffzellen9.4.6 Mitteltemperaturbrennstoffzellen9.4.7 Phosphorsäurebrennstoffzellen (PAFC)9.4.8 Schmelzkarbonatbrennstoffzellen (MCFC)9.4.9 Hochtemperaturbrennstoffzellen (SOFC)9.5 Anwendungen von Brennstoffzellen9.6 Brennstoffzellen in Energiespeichersystemen10 Redoxbatterien10.1 Das Eisen/Chrom-System10.2 Das Eisen/Vanadium-System10.3 Das Eisen/Cadmium-System10.4 Das Brom/Polysulfid-System10.5 Das All-Vanadium-System10.6 Das Vanadium/Brom-System10.7 Actinid-RFB10.8 All-organische RFB10.9 Nichtwäßrige RFB10.10 Hybride Systeme10.11 Das Zink/Cer-System10.12 Das Zink/Brom-System10.13 Zink/organische Systeme10.14 Cadmium/organische Systeme10.15 Das Blei/Bleidioxid-System10.16 Das Cadmium/Bleidioxid-System10.17 Das All-Kupfer-System10.18 Das Zink/Nickel-System10.19 Das Lithium/LiFePO4-System10.20 Vanadium-Festsalz-Batterien10.21 Vanadium-Sauerstoff-Systeme10.22 Elektrochemische Flußkondensatoren10.23 Status und Perspektiven11 Superkondensatoren11.1 Klassifizierung von Superkondensatoren11.2 Elektrische Doppelschichtkondensatoren11.2.1 Elektrolyte für EDLCs11.2.2 Elektrodenmaterialien für EDLCs11.2.3 Elektrochemisches Verhalten von EDLCs11.3 Pseudokondensatoren11.3.1 RuO211.3.2 MnO211.3.3 Intrinsisch leitfähige Polymers11.3.4 Redoxsysteme11.3.5 Elektrochemisches Verhalten von Pseudokondensatoren11.4 Hybride Kondensatoren11.4.1 Negative Elektrodenmaterialien11.4.2 Positive Elektrodenmaterialien11.4.3 Elektrochemisches Verhalten von hybriden Kondensatoren11.5 Vermessung von Superkondensatoren11.6 Kommerziell erhältliche Superkondensatoren11.7 Anwendung von Superkondenstoren11.7.1 Unterbrechungsfreie Stromversorgung11.7.2 Fahrzeuge11.7.3 Intelligente Netze11.7.4 Militärausrüstung11.7.5 Weitere zivile Anwendungen