Grundlagen der Elektrolyse und Überspannung

Bei der Elektrolyse werden Stoffe durch elektrischen Strom zu chemischen Reaktionen gezwungen. Ähnlich wie bei galvanischen Zellen haben verschiedene Atome unterschiedliche Neigungen, an der Anode oder Kathode zu reagieren. Diese Neigung wird durch das Abscheidungspotential quantifiziert, welches angibt, wie viel Spannung für die Umsetzung eines Stoffes benötigt wird.

Definition: Das Abscheidungspotential ist ein Zahlenwert, der die benötigte Spannung für die Umsetzung eines Stoffes bei der Elektrolyse angibt.

Grundsätzlich reagiert an der Kathode der Stoff mit dem am wenigsten negativen Abscheidungspotential, während an der Anode der Stoff mit dem am wenigsten positiven Potential reagiert.

Highlight: Die Reaktionsneigung der Stoffe an den Elektroden wird durch ihre Abscheidungspotentiale bestimmt.

Trotz festgelegter Potentiale können sich diese durch Überspannungen verändern. Verschiedene Faktoren wie das Elektrodenmaterial, die Art der Atome (Ionen), Spannungsdruck oder die Oberflächenstruktur der Elektroden können Teilreaktionen kinetisch hemmen. Dies führt dazu, dass das tatsächliche Abscheidungspotential positiver oder negativer als das theoretische wird.

Vocabulary: Überspannung bezeichnet die Abweichung des tatsächlichen Elektrodenpotentials vom theoretischen Wert aufgrund kinetischer Hemmungen.

Example: Bei der Elektrolyse von Wasser kann die Überspannung an den Elektroden dazu führen, dass eine höhere Spannung als theoretisch berechnet benötigt wird, um die Wassermoleküle zu spalten.