Predmet: Uporabna elektrokemija

Program: Bolonjski program 2. stopnje, izbirni predmet  (Obseg: 75 ur, ECTS 5), Letnik: I, II

Cilji:

Poglobljen študij elektrokemijskih zakonitosti, ki so podlaga za elektroanalizne metode ter raziskave na področju materialov, elektrokemijskih senzorjev in biomolekularnih ved. Pridobljena znanja so usmerjena v razumevanje in usposabljanje za raziskovalno delo na teh področjih.

Pogoji za vključitev

Od slušateljev se pričakuje, da obvladajo tematiko, ki se obravnava na dodiplomskem študiju kemije v okviru predmetov analizna kemija, instrumentalna analiza, instrumentalne metode, fizikalna kemija.

Vsebina

Pregled teorije elektrodnih procesov: Električni dvosloj, kinetika elektrodnih procesov, Butler-Volmerjeva enačba in njene limitne oblike (Taflova relacija, polarizacijska upornost). Transport snovi (difuzija, konvekcija, migracija) in vpliv transporta na hitrost elektrodnih procesov.

Metode za študij elektrodnih procesov in ugotavljanje mehanizma elektrodnih procesov: Potenciostatsko in galvanostatsko merjenje polarizacijskih krivulj, tranzientne tehnike (kronoamperometrija, kronokulometrija, kronopotenciometrija), ciklična voltametrija, impedančna spektroskopija. Simulacija elektrodnih procesov. Mehanizem redukcije vodika (HRR) in kisika (ORR).

Elektrokemija materialov

- Elektrodepozicija, elektrosinteza in tehnike za študij procesov. Samosestavljive monoplasti-SAM, podnapetostno izločanje-UPD.

- Elektrokemijska korozija: vrste korozije, termodinamski in kinetični vidiki (Pourbaix, Wagner-Traud), korozijski tok in korozijski potencial, Evansovi diagrami, elektrokemijske metode za študij korozijskih procesov, inhibicija korozije, pasivacija in protikorozijska zaščita.

- Elektrokemijski viri energije: elektrokemijski vidiki primarnih in sekundarnih virov energije (učinkovitost, gostota energije), pregled klasičnih in naprednih sistemov (Zn/MnO₂, Pb/PbO₂, Ni/Cd, Ni/MH, Li/Li+, gorivne celice), fotovoltaični sistemi.

Elektrokemijski senzorji: principi delovanja aplikacija pri študiju ravnotežij, mikroelektrode, kemijsko modificirane elektrode, pretočne mikroelektrode, ultramikroelektrode.

Elektroanalizne tehnike: Voltametrija (pulzna in diferenčna pulzna, square wave voltametrija), aplikacija v analitiki anorganskih in organskih komponent, speciaciji, študiju interakcij kovina-ligand, bioloških sistemih ter karakterizaciji in analizi materialov.

Stripping tehnike: anodna in katodna stripping voltametrija, adsorpcijska voltametrija, aplikacija v analitiki sledov, okoljski kemiji in bioloških sistemih.

Sestavljene tehnike: spektroelektrokemija (EC-UV-Vis, EC-IR, EC-MS, SEM, EC-STM, EC-AFM, ), elektrokemijska detekcija v pretočnih sistemih (EC-HPLC, EC-FIA, EC- CZE).

Teorija elektrodnih procesov: Električni dvosloj, kinetika elektrodnih procesov, Butler-Volmerjeva enačba in njene limitne oblike (Taflova relacija, polarizacijska upornost). Transport snovi (difuzija, konvekcija, migracija), vpliv transporta na hitrost elektrodnih procesov.

Metode za študij elektrodnih procesov in ugotavljanje mehanizma elektrodnih procesov: Potenciostatsko in galvanostatsko merjenje polarizacijskih krivulj, tranzientne tehnike (kronoamperometrija, kronokulometrija, kronopotenciometrija, ciklična voltametrija), impedančna spektroskopija.

Trendi in razvoj elektrokemijskih metod in instrumentacije: mikroelektrode, kemijsko modificirane elektrode; pretočne mikroelektrode, simulacija elektrodnih procesov.

Sklopljene tehnike: spektroelektrokemija, elektrokemijska detekcija v pretočnih sistemih.

Seminar

Seminarji so namenjeni obravnavi aktualnih dosežkov in pregledu novejših člankov iz področja. V seminarje se vključujejo tudi tuji predavatelji in domači strokovnjaki, specializirani za področje.

Obveznosti študenta

Seminarska naloga in izpit.

Literatura:

- J.O’ M. Bockris, A.K.N. Reddy, Modern Electrochemistry, Electrodics in Chemistry, Engineering, Biology, and Environmental Science, Vol. 2B, 2^nd Ed., Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York, 2000.

- A.J. Bard, M. Stratmann, Eds., Encyclopedia of Electrochemistry, Vol. 2, Interfacial Kinetics and Mass Transport, Vol. Ed. E.J. Calvo, Wiley-VCH, Weinheim, 2003.

- R. Greef, R. Peat, L.M. Peter, D. Pletcher, J. Robinson, Instrumental Methods in Electrochemistry, Ellis Horwood Lim., Chichester, 1985.

- A.J. Bard, M. Stratmann, Eds., Encyclopedia of Electrochemistry, Vol. 3, Instrumentation and Electroanalytical Chemistry, Vol. Ed. P.R. Unwin, Wiley-VCH, Weinheim, 2003.

- Pregledni članki in poglavja v novejši literaturi.

Pripravil: Prof. dr. Boris Pihlar, Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo

<Home>