Eine vielversprechende Möglichkeit, saubere Energie zu speichern und zu transportieren, sind elektrochemische Kraftstoffe, die bei Bedarf in Strom umgewandelt werden können. Brennstoffzellen, Elektrolyte und Durchflussbatterien, die für diese Umwandlung verwendet werden, haben Vorteile gegenüber Batterien, da die Speicherkapazität unabhängig von der Zellgröße ist. Doch trotz der mit solchen Geräten erreichbaren hohen Energiedichte ist ihre Leistungsdichte immer noch begrenzt und im Vergleich zu Batterien unterlegen. Edukt- und Produkttransport bestimmen die maximal erreichbare Stromdichte, bestimmt durch das Wechselspiel zwischen mehrphasiger und gegensätzlicher Dampf- und Flüssigkeitsströmung. Um diese Grenze zu verstehen und zu erweitern, ist eine bessere Möglichkeit zur Steuerung des Transports von Reaktanten und Produkten innerhalb von Elektroden erforderlich. Das Elektrodendesign ist der Schlüssel, aber aktuelle Architekturen bieten eine begrenzte Kontrolle über Strukturgrößen, Längenskalen und geometrische Komplexität, was die Untersuchung von Transportmechanismen langwierig und kontrollierte Experimente erschwert. Wir verfolgen einen radikal neuen Weg zur Untersuchung des Massentransports in Elektroden durch die direkte Umwandlung von Multiskalen-Computerdesigns in physikalische Glaskohlenstoffelektroden mit gewünschter Oberflächenfunktionalität. Dies erfolgt durch einen Photopolymer-basierten additiven Fertigungsprozess für maßgeschneiderte Glaskohlenstoffarchitekturen mit Merkmalen, die sich über mehrere Längenskalen erstrecken. ELECTRODE wird unser Verständnis des Massentransports verbessern und zu einer neuen Toolbox für den Entwurf von Elektrodenarchitekturen führen, die Erkenntnisse für die Energieumwandlung und -speicherung von erneuerbaren Energien generieren können.

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