Wie erzeugen elektrochemische Zellen Spannung?

Elektrochemische Zellen erzeugen eine Spannung, indem sie die Elektronen aus einer spontanen Reduktions-Oxidationsreaktion durch einen externen Stromkreis fließen lassen.

Betrachten Sie die spontane Reaktion von Zn-Metall in einer Lösung von Cu² :

Zn (s) Zn (aq) + 2e
(Aq) + 2e Cu (s)
Zn (s) + Cu² (aq) Zn (aq) + Cu (s)

Wenn wir nur die Reaktanten (Zn und Cu² ) gemeinsam entleeren, übertragen die Zn-Atome ihre Elektronen direkt auf die Cu² -Ionen. Die Zn² & spplus; -Ionen gehen in Lösung, und die Cu-Atome lagern sich auf der Oberfläche des Zn ab. Wir erhalten keine nützliche Energie aus diesem Prozess.

Wir können diese Energie einfangen, indem wir eine elektrochemische Zelle einrichten, um die beiden Halbreaktionen zu trennen.

In dieser Anordnung muss Zn seine Elektronen durch den äußeren Draht zum Cu² & spplus; leiten. Die Tendenz des Systems, in einen Zustand niedrigerer Energie zu wechseln, zeigt sich als Spannungsdifferenz (potentielle Energie) zwischen den Elektroden.