Potentialänderung von Metallelektroden bei elastischer Dehnung

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Die Variation des Elektrodenpotentials, E, als Funktion der tangentialen Dehnung, e, der Oberfläche bei konstanter Ladungsdichte, q, ist als zweite Ableitung der Oberflächenenergie nach den Zustandsvariablen ein fundamentaler Materialparameter. Die Größe ist relevant für die elektronische Struktur der Oberfläche, für mögliche Anwendungen poröser Elektroden in der Aktuatorik, für Korrosion, Adsorption und katalytische Aktivität, sowie für das grundlegende Verständnis von Elektrodenprozessen. Es liegen jedoch bislang keine belastbaren Messdaten vor. Hier soll experimentell die Reaktion von E untersucht werden, wenn Metallelektroden in verschiedenen Elektrolyten quasistatisch oder zyklisch elastisch gedehnt werden. Die Messgröße dE/de|q soll über den gesamten zugänglichen Potentialbereich erfasst werden; eingeschlossen ist die Variation des Nullladungspotentials, einer fundamentalen Größe in der Elektrochemie, mit e. Für reversible Zustandsänderungen setzt die Maxwell-Relation dE/de|q = df/dq|e die Messgröße in Bezug zu einer weiteren grundlegenden Zustandsgröße, der elastischen Flächenspannung f. Wegen der irreversiblen Anteile realer Elektrodenprozesse sollten vergleichende (gerade auch frequenzabhängige) Messungen der beiden Terme der Maxwell-Relation zu unterschiedlichen Resultaten und zu neuen Erkenntnissen über die molekularen Vorgänge führen. Das Messprogramm knüpft an aktuelle ab initio-Studien an; es soll eine Überprüfung des vorgeschlagenen mikroskopischen Bildes erlauben und neben der Schaffung einer ersten Datenbasis möglicherweise eine neue elektrochemische Charakterisierungsmethode begründen.