Der Schwerpunkt der Forschungsgruppe von Prof. Eichelbaum liegt im Bereich der Analytik und Entwicklung elektrochemischer Energiesysteme, die essentiell für die klimaneutrale und nachhaltige Transformation von Industrie und Gesellschaft sind. Ein zentrales Thema ist hierbei die Entwicklung analytischer Methoden, um die reversible und irreversible Alterung von Wasserstoff-PEM-Brennstoffzellen für Nutzfahrzeuganwendungen, PEM- und AEM-Wasserelektrolyseure zur Erzeugung grünen Wasserstoffs sowie Lithium-Ionen-Batteriezellen zu untersuchen.

Die Gruppe nutzt hierbei vor allem Röntgenfluoreszenzmikroskopie, elektrochemische Rastersondenmikroskopie (scanning electrochemical microscopy, SECM) und elektrische Impedanztomographie (EIT) als bildgebende Methoden, um mögliche Alterungsprozesse ortsaufgelöst sichtbar zu machen und Zusammenhänge zwischen Material, Betriebsbedingungen, Aktivität und Alterung aufzuklären. Die Degradation der elektrochemischen Zellen wird durch anwendungsspezifische beschleunigte Alterungstests im Labormaßstab untersucht und die Komponenten sowie Prozessmedien werden in-situ und ex-situ analysiert.

Durch eine enge Kooperation mit Industriepartnern werden die Ergebnisse mit realistischen Szenarien und Feldtests verglichen, um die Methoden zu validieren. Aus diesen Erkenntnissen werden zielgenau lebensdauer- und effizienzverbessernde Betriebsbedingungen und Regenerationsmethoden für Brennstoffzellen, Elektrolyseure und Batterien entwickelt sowie Optimierungen im Materialbereich vorgeschlagen. Zu diesem Zweck werden auch Methoden des maschinellen Lernens zur Vorhersage der Alterung und zur Entwicklung virtueller Sensoren eingesetzt.

Ein zweiter Schwerpunkt liegt in der Entwicklung, Untersuchung und Anwendung photoelektrochemischer Verfahren, beispielsweise zur Extraktion von Lithium aus Meerwasser oder Solen.

Ein dritter Schwerpunkt ist die elektrochemische Umwandlung von CO₂ zu wichtigen Chemikalien und Energieträgern wie Ameisensäure und Methanol, um zukünftig fossile Rohstoffe in den Wertschöpfungsketten der chemischen Industrie durch nachhaltige Alternativen substituieren zu können.