Faglig innhold

Elektriske potensial og felt. Ledningsevne og kapasitans. Termodynamikk for vandige løsninger: Aktiviteter og Debye-Hückel-modellen. Elektrolyseceller og galvaniske celler med og uten overføring. Beregning av potensialdifferanser over væskekontakter. Elektrosyntese av metaller og kjemikalier, elektrodialyse og elektrohydrolyse. Elektrokjemisk energilagring: Batterier og brenselceller. Elektroder og elektrodereaksjoner. Elektrodekinetikk: Sammenheng mellom strøm og spenning i ladningsoverføringsreaksjoner. Reaksjonsorden. Transportprosesser og masseoverføringskoeffisienter. Elektrokjemi i miljøanalyser og vannrensing. Elektrokjemisk beskrivelse av biologiske celler. Transport-, aktiverings- og ohmske overpotensial. Kort om det elektrokjemiske dobbelsjikt. Demonstrasjon av roterende elektrode og potensiostat.

Læringsutbytte

Etter fullført kurs kan studenten

- definere de viktigste komponentene i elektrokjemiske celler og utstyr
- definere og relatere matematisk grunnleggende fysiske og kjemiske begreper knyttet til elektrokjemiske celler
- gjøre rede for fortegnskonvensjoner
- gjøre rede for elektrodepotensialer og deres representasjon i Pourbaix-diagram
- definere og beskrive matematisk prosessene diffusjon, migrasjon og konveksjon
- definere transport-, aktiverings- and ohmsk overpotensial
- beregne overpotensialet for elektron-overføringsreaksjoner med ett elektron der både transport og kinetikk bidrar til totalt overpotensial
- beregne ohmsk overpotensial for makro- and mikroelectroder
- beregne Tafel-helninger og reaksjonsordener for flertrinns elektrokjemiske reaksjoner
- beregne potensialforskjeller over væskekontakter
- beskrive stukturen til det elektrokjemiske dobbelsjikt og definere og beskrive matematisk Helmholz-sjikt og kapasitans.
- gi en oversikt over anvendelser av elektrokjemi i energilagring, biologi, miljø-analyser og -rensing, i produksjon av metaller og andre materialer og i syntese av kjemikalier.

Læringsformer og aktiviteter

Forelesninger og øvinger. 2/3 av øvingene kreves godkjent for å få adgang til eksamen. Det kan bli arrangert en ekskursjon for å besøke elektrokjemisk industri.

Obligatoriske aktiviteter

• Øvinger
• Semesterprøve

Anbefalte forkunnskaper

Grunnleggende kjemi- og fysikkunnskaper tilsvarende TMT4110 Kjemi/TMT4115 Generell kjemi og TFY4120/TFY4104 Fysikk.

Kursmateriell

K. B. Oldham, J. C. Myland, and A. B. Bond, Electrochemical Science and Technology, John Wiley & Sons, Chichester (2012), ISBN 978047071045 (PB). Også tilgjengelig som e-bok og HB.

Studiepoengreduksjon