Eine elektrochemische Zelle ist ein Gerät mit zwei leitenden Elektroden – einer positiven und einer negativen – aus unterschiedlichen Materialien (meist Metallen) und in einem Elektrolyten eingebettet. Dieser Elektrolyt ist eine chemische Lösung, die positive Ionen von der negativen Elektrode zur positiven Elektrode durchlässt und so eine elektrische Ladung erzeugt. Es gibt eine oder mehrere Batterieeinheiten.
In einer Elektrolysezelle werden chemische Prozesse durch elektrische Energie beschleunigt . Dabei wird elektrische Energie in chemische Energie umgewandelt. Es gibt zwei verschiedene Arten von Elektrolysezellen.
Es gibt die elektrolytische Zelle und die galvanische Zelle. Galvanische Zellen, Beispiele für elektrochemische Zellen, wandeln chemische Energie in elektrische Energie um, elektrolytische Zellen hingegen umgekehrt. Eine elektrochemische Zelle besteht aus zwei Halbzellen. Sie bestehen jeweils aus einer Anode und einem Elektrolyten, die in beiden Halbzellen identisch sein können, aber nicht müssen.
Was sind die Hauptbestandteile einer elektrochemischen Zelle?
Die wesentlichen Bestandteile einer elektrochemischen Zelle sind:
Elektrode
Hierbei handelt es sich um feste elektrische Leiter, die in elektrochemischen Zellen verwendet werden und aus hervorragenden Leitern wie Metallen bestehen. Es gibt sie in zwei Ausführungen:
- Anode: Der Zellabschnitt, in dem die Oxidation stattfindet, wird als Anode bezeichnet.
- Kathode: Der Bereich der Zelle, in dem die Reduktion stattfindet.
Elektrolyt
Ein Elektrolyt ist eine Substanz, die sich zwischen den Elektroden befindet und die, wenn sie in polaren Lösungsmitteln wie Wasser gelöst wird, leicht bewegliche Ionen erzeugt , die zu einer elektrisch leitfähigen Lösung führen.
Salzbrücke
Die Oxidations- und Reduktionshälften einer elektrochemischen Zelle sind durch eine Salzbrücke verbunden , wodurch der Stromkreis geschlossen wird . Sie ist mit KCl und anderen gesättigten Salzlösungen gefüllt.
Die Brücke ist notwendig, damit die Ionen der Lösung zwischen den Halbzellen wandern können, was für den Ablauf der Reaktion notwendig ist. Ein Beispiel für eine Salzbrücke wäre Filterpapier, das in Kaliumnitrat- oder Natriumchloridlösung getaucht ist.
Lesen Sie auch: Was ist eine Elektroabscheidung?
Welche Arten elektrochemischer Zellen gibt es?
Die meisten elektrochemischen Zellen fallen in eine von zwei Kategorien:
- Voltaische oder galvanische Zellen
- Elektrolytische Zellen
Galvanische Zelle
Chemische Energie wird in galvanischen Zellen in elektrische Energie umgewandelt. In einer galvanischen Zelle laufen spontane Reaktionen ab. Dies bedeutet, dass bei Redoxprozessen Elektronen freigesetzt werden.
Elektrode und Kathode einer galvanischen Zelle sind jeweils negativ und positiv geladen. Salzbrücken und zwei unterschiedliche Abschnitte bzw. Hälften bilden eine galvanische Zelle.
Elektrolysezelle
In einer Elektrolysezelle wird elektrische Energie in molekulare Energie umgewandelt . In einer Elektrolysezelle finden nicht spontane Redoxreaktionen statt. Das bedeutet, dass elektrische Energie aus externen Quellen genutzt wird, um Elektronen zu erzeugen.
Dieser Typ hat eine positiv geladene Anode und eine negativ geladene Kathode. Normalerweise hat eine Elektrolysezelle nur eine Kammer.
