Elektrodenüberpotenzial

Der Elektrodenüberzug bezeichnet eine dünne, auf die Oberfläche einer Elektrode aufgetragene Schicht, die die elektrochemischen Eigenschaften der Elektrode verändert. Ziel ist oft die Verbesserung der Elektronenübertragung, die Verringerung von Fouling, eine erhöhte Stabilität sowie die Anpassung der Oberflächeneigenschaften gegenüber dem Medium.

Beschichtungen umfassen leitfähige Polymere wie PEDOT:PSS, Kohlenstoffmaterialien (Graphen, Kohlenstoffnanotubes), Metalloxide (TiO2, IrO2) und Metallschichten (Pt, Au). Biokompatible oder anti-fouling Beschichtungen finden sich besonders in medizinischen Sensoren, während Schutz- oder Korrosionsschutzeigenschaften in elektrochemischen Zellen von Bedeutung sind.

Anwendungsfelder reichen von chemischen und biologischen Sensoren über Energiespeicher wie Lithium-Ionen-Batterien und Superkondensatoren bis hin zu neuralen Implantaten, wo Beschichtungen die Impedanz verringern und die Biokompatibilität sowie Langzeitsicherheit verbessern können.

Herstellungsmethoden umfassen Dip-, Spin- oder Spray-Coating, elektrochemische Abscheidung (galvanostatisch oder potentiostatisch), Physical Vapor Deposition (Sputtering, PVD) sowie Lösungsabsetzte-Verfahren wie Drop Casting. Die Schichtdicke liegt typischerweise im Nanometer- bis Mikrometerbereich und muss kontrolliert werden, um Reproduzierbarkeit sicherzustellen.

Charakterisierung erfolgt durch Impedanzspektroskopie, zyklische Elektrochemie, Oberflächenanalytik (SEM, AFM, XPS) und Haftungstests. Wichtige Herausforderungen sind Haftung, Langzeitstabilität, Porosität und Kosten, ebenso wie Biokompatibilität und regulatorische Anforderungen in medizinischen Anwendungen.