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Elektrolysezelle | Gerät

Elektrolysezelle , jedes Gerät, bei dem elektrische Energie in chemische Energie umgewandelt wird oder umgekehrt. Eine solche Zelle besteht typischerweise aus zwei metallischen oder elektronischen Leitern (Elektroden ) voneinander getrennt und in Kontakt mit einem Elektrolyten ( siehe auch ), normalerweise gelöst oder verschmolzenionische Verbindung . Verbindung der Elektroden mit einer Quelle von direktem elektrischem Strom macht einer von ihnen negativ geladen und die andere positiv geladen. Positive Ionen im Elektrolyten wandern zur negativen Elektrode (Kathode) und verbinden sich dort mit einem oder mehreren Elektronen, verlieren einen Teil oder die gesamte Ladung und werden zu neuen Ionen mit niedrigerer Ladung oder neutralen Atomen oder Molekülen. Gleichzeitig wandern negative Ionen zur positiven Elektrode (Anode) und übertragen ein oder mehrere Elektronen darauf, wodurch auch neue Ionen oder neutrale Partikel entstehen. Der Gesamteffekt der beiden Prozesse ist die Übertragung von Elektronen von den negativen Ionen auf die positiven Ionen, eine chemische Reaktion ( sieheOxidations-Reduktions-Reaktion). Ein Beispiel ist dieElektrolyse von Natriumchlorid (üblichSalz ) unter Bildung von Natriummetall und Chlorgas ; Die Energie, die benötigt wird, um die Reaktion fortzusetzen, wird durch den elektrischen Strom geliefert. Andere übliche Anwendungen der Elektrolyse umfassen die galvanische Abscheidung zum Raffinieren oder Plattieren von Metallen und die Herstellung von Natronlauge.

Bei Substanzen, die Energie erzeugen, anstatt sie zu verbrauchen, wenn sie miteinander reagieren, kann ein Teil oder die gesamte Energie in Elektrizität umgewandelt werden, wenn die Reaktion in eine Oxidation und eine Reduktion unterteilt werden kann, die stattfinden können an getrennten Elektroden. In demBlei-Säure-Speicherbatterie , zum Beispiel Bleidioxid, Bleimetall und Schwefelsäure, reagieren unter Bildung von Bleisulfat und Wasser; Die getrennten Prozesse sind die Oxidation von Blei zu Bleisulfat an einer Elektrode und die Reduktion von Bleidioxid zu Bleisulfat an der anderen, während elektrische Ladung durch die Migration von Wasserstoffionen durch den Elektrolyten transportiert wird. Diese Prozesse erzeugen eine treibende Kraft (eine Spannung oder ein elektrisches Potential), die bewirkt, dass Elektrizität durch einen externen Stromkreis fließt, der die beiden Elektroden verbindet. Viele andere chemische Kombinationen wurden in Zellen und Batterien verwendet.

Andere Zellen zur Erzeugung von Elektrizität durch andere Mittel als die Bewegung eines Leiters in einem Magnetfeld umfassen Solarzellen, in denen der Elektronenfluss zwischen Halbleitern aus der Absorption von Licht resultiert, und Brennstoffzellen, in denen eine kontinuierliche Zufuhr von flüssigem oder gasförmigem Oxidationsmittel, wie z entfernt als Sauerstoff Elektronen von der Kathode, da ein Reduktionsmittel wie Wasserstoff der Anode Elektronen zuführt.