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Electrochemical Methods for Energy Materials
01XADKI
A.A. 2026/27
Course Language
Inglese
Degree programme(s)
Doctorate Research in Scienza E Tecnologia Dei Materiali - Torino
Course structure
| Teaching | Hours |
|---|---|
| Lezioni | 35 |
Lecturers
| Teacher | Status | SSD | h.Les | h.Ex | h.Lab | h.Tut | h.Sem | Years teaching |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Elia Giuseppe Antonio | Professore Associato | CHEM-06/A | 20 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
Co-lectures
Context
| SSD | CFU | Activities | Area context | *** N/A *** | 6 |
|---|
Presentazione del corso
Questo corso fornisce ai dottorandi una comprensione approfondita dei metodi elettrochimici usati per investigare, progettare e ottimizzare materiali e sistemi avanzati per l'energia, come batterie, celle a combustibile, elettrolizzatori e supercondensatori.
L'impostazione didattica combina lezioni teoriche con sessioni interattive e attivita` di problem solving in gruppo, incoraggiando i partecipanti a collegare i principi elettrochimici alle prestazioni e ai meccanismi di degrado dei moderni dispositivi energetici.
Dopo un'introduzione alle principali tecniche elettrochimiche, incluse le metodologie potenziostatiche, galvanostatiche e basate sull'impedenza, il corso ne enfatizza l'applicazione pratica nella caratterizzazione di materiali di elettrodo, di elettroliti solidi e liquidi e di interfacce.
Una serie di casi di studio mostrerΰ come questi metodi supportano l'innovazione dei materiali, dalla sintesi e dalla diagnostica fino all'integrazione del sistema e alla valutazione delle prestazioni lungo il ciclo di vita.
Una sfida finale di gruppo simulerΰ un problema sperimentale o di modellazione, permettendo ai partecipanti di dimostrare la capacita` di analizzare dati elettrochimici e di proporre strategie di progettazione o di ottimizzazione per una tecnologia energetica selezionata.
This course provides doctoral students with an in-depth understanding of electrochemical methods for investigating, designing, and optimising advanced energy materials and systems, such as batteries, fuel cells, electrolysers, and supercapacitors.
The teaching approach combines theoretical lectures with interactive sessions and team-based problem solving, encouraging participants to link electrochemical principles to the performance and degradation mechanisms of modern energy devices.
After introducing the main electrochemical techniques, including potentiostatic, galvanostatic, and impedance-based methods, the course emphasises their practical application in the characterisation of electrode materials, solid and liquid electrolytes, and interfaces.
A series of case studies will illustrate how these methods support materials innovation, from synthesis and diagnostics to system integration and life-cycle performance evaluation.
A final team challenge will simulate an experimental or modelling problem, allowing participants to demonstrate their ability to analyse electrochemical data and propose design or optimisation strategies for a selected energy technology.
Fondamenti di scienza dei materiali, termodinamica ed elettrochimica.
Fundamentals of materials science, thermodynamics, and electrochemistry.
Panoramica dei sistemi elettrochimici per la conversione e l'accumulo di energia.
Fondamenti di cinetica elettrodica e trasporto di massa.
Metodi di controllo potenziostatico, galvanostatico e a controllo misto.
Spettroscopia di impedenza elettrochimica (EIS): teoria e interpretazione.
Voltammetria ciclica e cronoamperometria per la caratterizzazione dei materiali.
Tecniche elettrochimiche per studi di corrosione e degrado.
Analisi dei dati e modellazione mediante circuiti equivalenti.
Integrazione dei dati elettrochimici con simulazioni dei materiali e microscopia.
Metodi di caratterizzazione in situ e operando.
Integrazione della diagnostica elettrochimica nella modellazione di sistema e nei digital twin.
Casi studio: batterie agli ioni di litio e allo stato solido, celle a combustibile e tecnologie dell'idrogeno.
Prospettive su sostenibilita`, riciclabilita` e progettazione circolare dei sistemi elettrochimici.
Life Cycle Assessment (LCA) e metriche di efficienza elettrochimica.
Tendenze future: machine learning e automazione nella ricerca elettrochimica.
Esercitazioni: analisi pratica di casi di studio e dati sperimentali da sistemi elettrochimici reali.
Verifica finale: breve relazione scritta o test a risposta multipla basato su un caso studio assegnato.
Overview of electrochemical energy conversion and storage systems.
Fundamentals of electrode kinetics and mass transport.
Potentiostatic, galvanostatic, and mixed-mode control methods.
Electrochemical impedance spectroscopy (EIS): theory and interpretation.
Cyclic voltammetry and chronoamperometry for material characterization.
Electrochemical techniques for corrosion and degradation studies.
Data analysis and equivalent circuit modeling.
Coupling electrochemical data with materials simulations and microscopy.
In situ and operando characterization methods.
Integration of electrochemical diagnostics in system modeling and digital twins.
Case studies: lithium-ion and solid-state batteries, fuel cells, and hydrogen technologies.
Perspectives on sustainability, recyclability, and circular design of electrochemical systems.
Life Cycle Assessment (LCA) and electrochemical efficiency metrics.
Future trends: machine learning and automation in electrochemical research.
Tutorials: Practical analysis of test cases and experimental data from real electrochemical systems.
Final test: Short written report or multiple-choice test based on an assigned case study.
In presenza
On site
Presentazione orale
Oral presentation
P.D.2-2 - Giugno
P.D.2-2 - June
Il primo incontro e` previsto all'inizio di giugno 2026; ulteriori dettagli saranno inviati via e-mail ai partecipanti iscritti.
Le lezioni saranno organizzate come masterclass, con una frequenza indicativa di 2-4 incontri a settimana, per completare il corso in 2-4 settimane.
Testi e risorse consigliati:
A.J. Bard, L.R. Faulkner, Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications, Wiley, 2nd ed., 2001.
D.P. Wilkinson et al., Electrochemical Technologies for Energy Storage and Conversion, Wiley-VCH, 2012.
Selected scientific papers provided by the lecturers.
The first meeting is foreseen in early June 2026; further details will be sent by email to registered participants.
The lectures will be organized as master classes, held approximately 2-4 times per week, completing the course in 2-4 weeks.
Recommended textbook and resources:
A.J. Bard, L.R. Faulkner, Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications, Wiley, 2nd ed., 2001.
D.P. Wilkinson et al., Electrochemical Technologies for Energy Storage and Conversion, Wiley-VCH, 2012.
Selected scientific papers provided by the lecturers.