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Elektrochemie 1


Grundlagen, wichtige elektrochemische Bauteile



Grundbegriffe

Elektrochemische Reaktionen sind Redoxreaktionen, d.h Reaktionen mit Elektronenübergang. Sie können freiwillig ablaufen (galvanische Zelle) oder durch anlegen einer Spannung erzwungen werden (elektrolytische Zelle).

Oxidation: Ist die Teilreaktion bei der Elektronen abgegeben werden.
Reduktion: Ist die Teilreaktion bei der Elektronen aufgenommen werden.
Anode: Elektrode, an der die Oxidation stattfindet
Kathode: Elektrode, an der die Reduktion stattfindet

→ allgemeingültig, unabhängig von der Art der elektrochemischen Zelle

Primärelemente:
  • elektrochemische Bauteile aus zwei Elektroden + Elektrolyt
  • freiwillig ablaufende chemische Reaktion bei leitender Verbindung der Elektroden, ch. Energie → elektr. Energie
  • irreversibler Prozess, kann durch anlegen einer äußeren Spannung nicht umgekehrt werden
  • Beispiele: Daniell-Element, Lechlanche-Element, Alkalinezelle, Zink-Luft- Batterie

Sekundärelement:
  • elektrochemisches Bauteil aus zwei Elektroden + Elektrolyt
  • freiwillig ablaufende chemische Reaktion bei leitender Verbindung der Elektroden, ch. Energie →elektr. Energie
  • kann durch anlegen einer äußeren Spannung wieder aufgeladen werden, die Reaktion ist reversibel, elektr. Energie →ch. Energie
  • Beispiele: Bleiakkumulator, NiCd-Akku, Li-Ionen-Akku

Tertiärelement (Brennstoffzelle):
  • ch. Energie →elektr. Energie (nicht umkehrbar)
  • permanente Zufuhr der Ausgangsstoffe (H2 und O2), ständige Abfuhr der Reaktionsprodukte (H2O)
  • --> kein Energiespeicher, sondern Energiewandler !

Galvanische Zelle:
  • ch. Energie →elektrische Energie
  • Reaktion läuft freiwillig ab
  • Beispiel: siehe Primärelement

Elektrolytische Zelle:
  • elektrische Energie →ch. Energie
  • erzwungene Reaktion, anlegen einer Spannung
  • gegensätzlich gepolt zur galvanischen Zelle
  • Beispiele: Natrium-, Aluminiumschmelzflusselektrolyse, Blei-Akku beim aufladen


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