BS SS2021 Fragenkataloge mit Lösungsvorschlag 3 Doppelschichtkapazität und Verhalten unter Stromfluss PDF

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Batteriespeicher Sommersemester 2021 Fragenkataloge mit Lösungsvorschlag 3 Doppelschichtkapazität und Verhalten unter Stromfluss...

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Doppelschichtkapazität und Verhalten unter Stromfluss 1. Beschreiben Sie den Zusammenhang, den die Butler-Volmer-Gleichung wiedergibt. Die Butler-Volmer Gleichung beschreibt den Zusammenhang zwischen der Durchtrittsüberspannung und der Stromdichte beim Ladungsdurchtritt zwischen der flüssigen und festen Phase (Übergang zwischen Elektron und Ion und umgekehrt).

2. Wie verhält sich hierbei der differentielle Widerstand? • differentieller Wiederstand nimmt mit steigendem Strom ab • nicht konstant 3. Definieren Sie den Begriff der Überspannung an der Grenzschicht der Elektrode zum Elektrolyten.

Die Durchtrittsüberspannung ist die treibende Kraft der elektrochemischen Reaktion(en). Die Durchtrittsüberspannung ist die Potentialdifferenz zwischen der betrachteten Elektrode in ihrem aktuellen Zustand und ihrem Gleichgewichtszustand. 4. Nennen Sie vier Arten von Überspannungen. Die wesentlichen Überspannungen sind: 1. Ohm‘sche Überspannungen (Elektrolyt, metallische Ableiter, Aktivmaterialien) 2. Ladungsdurchtrittsüberspannung (Übergang Elektron àIon und umgekehrt) 3. Diffusionsüberspannung (Materialtransport) 4. Reaktionsüberspannung (eventuell vor- oder nachgelagerte Reaktionen) 5. Kristallisationsüberspannung (falls Kristallisationskeime gebildet werden müssen, z. B. Spannungssack bei Bleibatterien)

5. Skizzieren Sie den qualitativen Verlauf der Butler-Volmer-Gleichung für die Hinreaktion, Rückreaktion sowie den resultierenden Gesamtverlauf unter Vernachlässigung der Grenzstromdichte. Beschriften Sie zusätzlich die Achsen.

6. Welche Vereinfachung der Butler-Volmer-Gleichung kann für große Überspannungen getroffen werden? Welcher Verlauf ergibt sich hierbei und wie wird dieser im Allgemeinen bezeichnet?

Für große Überspannungen muss zwischen positiven und negativen Überspannungen unterschie- den werden. Bei positiven Überspannungen überwiegt die Hinreaktion (anodische Reaktion), so- dass die Rückreaktion (kathodische Reaktion) vernachlässigt werden kann. Im Umkehrschluss überwiegt bei negativen Überspannungen die Rückreaktion und die Hinreaktion kann vernachläs- sigt werden....