Begriff und Einordnung:
Unter „Charging“ bzw. „Aufladung“ wird in der Werkstofftechnik die gezielte Einbringung von elektrischer Ladung oder von geladenen/neutralen Teilchen (z.B. H, D) in ein Material verstanden. Dies umfasst sowohl elektrochemische Aufladung (Ioneneinlagerung, Wasserstoff- bzw. Deuterium-Ladung) als auch Gas- und chemische Ladungsprozesse sowie photoinduzierte Ladungsträgererzeugung.

Elektrochemisches Laden:
Beim elektrochemischen Laden – etwa in Batteriematerialien oder bei elektrochemischer Wasserstoffaufladung – werden Ionen (z.B. Li⁺, H⁺, D⁺) unter einem angelegten Potential in Elektroden- oder Strukturwerkstoffe eingelagert. Typische Beispiele sind die kathodische Wasserstoffaufladung zur Untersuchung von Wasserstoffversprödung oder die Lithium-Interkalation in Kathodenmaterialien von Lithium-Ionen-Batterien.

Gas- und Hochdruckladung:
Gasladung, insbesondere Hochdruck-Wasserstoffbeladung, dient der Einstellung definierter Wasserstoffgehalte in Metallen und Legierungen. Dadurch lassen sich Diffusionskoeffizienten, Löslichkeitsgrenzen und die Empfindlichkeit gegenüber wasserstoffinduzierter Rissbildung charakterisieren. Analoge Verfahren werden für Deuterium eingesetzt, um mit Hilfe isotopensensitiver Analysemethoden (z.B. SIMS, NRA) Diffusionsprofile aufzuklären.

Chemische und photoinduzierte Aufladung:
Bei chemischer Aufladung erfolgt die Einbringung von Wasserstoff oder anderen Spezies durch Reaktion mit geeigneten Medien (z.B. Säuren, Hydride). Photoaufladung bezeichnet die Erzeugung und Einprägung von Ladungsträgern durch optische Anregung, etwa in Halbleitern oder Photokatalysatoren, häufig in Kombination mit elektrochemischen Prozessen.

Bedeutung und Herausforderungen:
Ladungsprozesse sind zentral für Energiewandlung und -speicherung (Batterien, Brennstoffzellen, Wasserstoffspeicher) sowie für die Integrität sicherheitsrelevanter Komponenten, da Aufladung Mikrostruktur, Phasengleichgewichte, Defektpopulation und Versagensmechanismen beeinflusst. Eine präzise Kontrolle von Randbedingungen (Potential, Druck, Temperatur, chemische Aktivität) und die exakte Quantifizierung des geladenen Gehalts sind entscheidend, um reproduzierbare und übertragbare Werkstoffdaten zu erhalten.