Elektrokemiske enheder såsom brændselsceller, elektrolyseceller og batterier anses for nøgleteknologier i omstillingen til et mere bæredygtigt energisystem. Faststofelektrokemiske enheder såsom højtemperaturbrændsels- og elektrolyseceller samt faststofbatterier har særlige fordele i form af fx driftsfleksibilitet, energi- og ressourceeffektivitet - samt sikkerhed - faktorer der gør dem interessante i fremtidige energikonverterings- og lagringsteknologier. I en kombination af teori og eksperimenter vil kurset introducere principperne for faststoffelektrokemi og deres anvendelse i brændsels- og elektrolyseceller, batterier, sensorer og gasrensning. En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:

• Forklare defektkemien af faste stoffer og relationen til deres elektrokemiske egenskaber
• Designe en faststofelektrokemisk celle
• Forklare principperne bag og sammensætningen af en fastoxidbrændselscelle
• Forklare brugen af en fastoxidcelle til elektrolyse af vand og kuldioxid
• Anvende linear sweep voltammetri til at analysere faststofelektrokemiske celler
• Anvende elektrokemisk impedansspektroskopi til at analysere faststofelektrokemiske celler
• Forklare principperne bag brugen af faststofelektrokemiske celler til at fjerne NOx
• Anvende principperne af elektronmikroscopi til analyse og evaluering af faststofelektrokemiske enheder
• Forklare brugen af en faststofelektrokemisk celle til direkte omsætning af kulbaserede materialer til produktion af elektricitet
• Forklare principperne bag faststofbatterier

Omstilling af energisystemet fra fossile til vedvarende brændsler og ressourcer kræver udvikling af effektive og sikre energikonverterings- og lagringsteknologier. Faststofelektrokemiske enheder, som virker ved høje temperaturer, kan omsætte kemisk energi i biomaterialer til elektricitet og omvendt fremstille brændsler med høj energitæthed fra vedvarende elektricitet. Faststofbatterier er også mere sikre end konventionelle Li-ion batterier. Hvordan påvirker faststofkemien materialernes elektrokemiske egenskaber? Hvordan fremstilles og karakteriseres disse celler? Hvad er fordelene og ulemperne ved disse faststofceller? Kurset vil introducere basale principper for faststofelektrokemiske celler og vil ved eksperimenter gøre deltagerne bekendt med cellekoncepter og deres karakteriseringsmetoder, specielt impedansspektroskopi og linear sweep voltammetri. I efterfølgende gruppearbejde skal materialernes kemiske struktur-performance-sammenhæng analyseres og fremstilles i to artikeltype rapporter og en mundtlig præsentation. I kurset anvendes alene undervisningsmateriale - lærebøger, opgaver, artikler m.v.- som er gratis tilgængelig for den studerende via fx www, DTU Bibliotek, DTU Inside. For en mere grundig teoretisk introduktion til emnet vil det være en fordel for de studerende at deltage i kursus 47319. Mere detaljeret viden om teoretiske aspekter af elektrokemi gives i kurserne 47305 og 47513. 09. april, 2021