In unserer zukünftigen nachhaltigen Energieversorgung sind elektrochemische Energiewandler, wie Brennstoffzellen, Batterien und Elektrolyseure, essentielle Komponenten. Sie erlauben CO2-freie Mobilität, die Speicherung von Elektrizität aus Wind, Wasser und Sonne und sogar die Produktion von Basischemikalien wie H2 und CO aus Wasser und Luft. Eine verwirrende Vielzahl verschiedener Zellchemien und -reaktionen ist dabei möglich und auch aufgrund hoher thermodynamischer Wirkungsgrade attraktiv. Den erfolgreichen Sprung in die Marktetablierung schaffen jedoch nur wenige Typen elektrochemischer Zellen. Neben dem recht großen Materialaufwand stellt die Reaktionskinetik an der Elektrodenoberfläche eine der Haupthindernisse dar. Das qualitative und quantitative Verständnis der Reaktionen an der Elektrodenoberfläche ist dabei ein Schlüssel zur gezielten Steigerung der Leistungsfähigkeit und Lebensdauer und zur Identifikation optimaler Materialien und Bedingungen. Nach einer Einführung in elektrochemische Energietechnologien als Motor zukünftiger nachhaltiger Energieversorgung fokussiert der Vortrag auf die Komplexität der Reaktionsprozesse an Elektrodenoberflächen und deren Analyse. Anhand diverser Zellchemien werden komplexe Mehrschritt-Kinetiken, die Rolle von Adsorbaten und lokalen Betriebsbedingungen und der Einfluss von Nebenreaktionen und Oberflächenänderungen auf die Elektroden diskutiert. Neben Elektroden etablierter Technologien wie Li-Ionen-Batterien werden auch komplexere Elektroden von Zellen der nächsten Generation, wie mikrobiellen Zellen und Li-Schwefel-Batterien, thematisiert. Die eingesetzte Kombination kinetischer Modelle mit dynamischen elektrochemischen und weiteren Analysemethoden erlaubt nicht nur ein besseres qualitatives und quantitatives Verständnis des Elektrodenverhaltens, sondern legt gleichzeitig auch die Basis für eine wissensbasierte, potentiell digitalisierte Material- und Zellentwicklung.