Overordnede kursusmål:

At opnå kendskab til begrebet impedansspektroskopi og dets anvendelse til analyse af elektriske kredsløb, materialer og elektrokemiske systemer.

Læringsmål:

En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:

• Forstå definitionen af impedans og relaterede størrelser og være i stand til at transformere data mellem forskellige domæner
• Kende impedans af lineære kredsløbselementer og deres anvendelse i opbygningen af komplekse kredsløb
• Kende typerne af impedansmåleudstyr og deres anvendelse
• Forstå og modellere elektrokeramikker
• Forstå og modellere elektrokeramikkernes egenskaber
• Forstå og modellere dielektrika
• Givet et impedansspektrum, være i stand til at finde et ækvivalent kredsløb og opnå parametre ved datafit
• Kende design af måleceller med 2 og 3 elektroder og de fejl, der er forbundet med sådanne celler
• Arbejde med diffusionselementer, f.eks. Warburg
• Forstå analyser af brændselsceller under drift
• Forstå sammenhængen mellem frekvens- og tidsdomænet
• Udføre et kort litteraturstudium og genanalysere data fra litteraturen

Kursusindhold:

1. Indledning: Grundlæggende begreber, ledningsevne, dielektrisk konstant, impedansplan
2. Simple kredsløb: R, C, L, særlige elementer, ækvivalens af kredsløb, simulering
3. Instrumentering: Brokoblinger, impedansanalysatorer, elektrokemisk instrumentering
4. Mikrostrukturelle effekter: Korn og korngrænseegenskaber, pladsberegningseffekter
5. Dielektrisk relaksation: Polar faststoffer, Debye modellen, kompleks permittivitet, polymerer
6. Elektrokemi: Dobbeltlag, diffusion, adsorption, kemisk gaskapacitet
7. Analyse af data: Grafisk analyse, ikke-lineære, mindste kvadraters, Kramers-Krönig transformationer
8. Celledesign: 2 -, 3 - og 4-elektrodeceller, elektrodeplacering, fejlkorrektion
9. Diffusionsbehandling: Diffusionselementer: Warburg, Gerischer, elementer af endelig længde
10. Eksempler: a) Analyse af drift-fastoxid-brændselsceller
11. Eksempler: b) Trinrespons og integraletransforms
12. Specialprojekt: Litteraturstudium og genanalyse af data i litteraturen

Litteraturhenvisninger:

Impedance Spectroscopy, 2nd Edition, Eds.: E. Barsoukov and J. Ross Macdonald, Wiley (2005).
Electrochemical Impedance Spectroscopy, M.E. Orazem and B. Tribollet, Wiley (2008).

Bemærkninger:

Kurset har titlen "Impedansspektroskopi" i stedet for "Elektrokemisk impedansspektroskopi", fordi det både dækker materialer og elektrokemiske systemer.

Kursusansvarlig:

Nikolaos Bonanos , Risø Campus, Bygning 227, rum S37, Tlf. (+45) 4677 5748 , nibo@dtu.dk