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Elektrochemie

Reversible galvanische Zellen

Zu Beginn des 19. Jahrhunderts wurden galvanische Zellen bereits als Stromquellen verwendet. Zum Beispiel verwendete sie Faraday bei seinen berühmten Elektrolyse-Versuchen. In ihrer ersten Form waren das Zn - und Cu -Platten, zwischen die mit verdünnter H2SO4 getränkte Filterpapiere gelegt wurden. Um höhere Spannungen zu erhalten, wurden mehrere Lagen verwendet.

Zn | H2SO4 | Cu | H2SO4 | Zn | H2SO4 | Cu etc.

Diese galvanischen Zellen hatten den Nachteil einer meist kurzen Lebensdauer, da auch bei Abwesenheit eines Verbindungsdrahtes zwischen den Polen chemische Reaktionen in der Zelle abliefen; hier ist es die Auflösung des Zinks durch die verdünnte Schwefelsäure. Man bezeichnet diese Zellen, bei denen chemische Reaktionen auch ohne Stromfluß ablaufen, als irreversible Zelle.

Diese Namensgebung wird verständlicher, wenn wir den entgegengesetzten Fall betrachten: die reversible Zellen.

Abb.1
Daniell-Element

Legen wir an ein Daniell-Element [ Zn | Zn2+ | | Cu2+ | Cu ] eine (externe) Spannung an, die zur EMK entgegengesetzt gleich groß ist, so tritt kein Stromfluss auf, obwohl eine leitende Verbindung (nämlich über die äußere Stromquelle) besteht. Verringert man nun die äußere Spannung ( – 1 mV), so fließt ein Strom von rechts nach links. Wenn dieser Strom genau 1 mA beträgt bei Vergrößerung von 1 mV, so bezeichnet man die Zelle als reversible Zelle. Dies wird in guter Näherung beim Daniell-Element beobachtet. Aber auch das Daniell-Element ist nicht exakt reversibel, da an der Phasentrennfläche Ionenströme auftreten, die sich bei Spannungsumkehr nicht vollständig umkehren lassen.

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