Galvanische Elemente
Galvanische Elemente sind Energieumwandler, die auf elektrochemischem Weg eine Spannung erzeugen. Die Höhe der Spannung ist abhängig von der Art der Werkstoffe und von der Art und Menge des Elektrolyten.
Die Spannung entsteht dadurch, dass zwei Werkstoffe (Elektroden) in ein Elektrolyt getaucht werden. Das ist dann das galvanische Element. Metalle neigen dazu, sich im Elektrolyten aufzulösen. Dabei werden positive Ionen erzeugt. Die Elektronen bleiben auf dem metallischen Werkstoff zurück. Das Metall wird gegenüber dem Elektrolyten negativ. Es entsteht ein Ladungs- und damit ein Spannungsunterschied (-U und +U) zwischen Werkstoff und Elektrolyt.
Gleichzeitig gibt es Stoffe, die sich nicht zersetzen, sondern positive Ionen anziehen. Damit wird dieser Werkstoff gegenüber dem Elektrolyten positiv. Es entsteht ein Ladungs- und damit ein Spannungsunterschied zwischen Werkstoff und Elektrolyt. Schließlich entsteht ein Spannungsunterschied zwischen den beiden Werkstoffen bzw. Elektroden (Uges).
Elektrochemische Spannungsreihe (Normalpotentiale)
Metalle, die sich im Elektrolyten auflösen, sind hervorragend als Elektroden-Werkstoff geeignet. Jedes geeignete Metall hat eine andere galvanische Spannung, die bei der Elektrolyse entsteht. Diese Spannung ist in der elektrochemischen Spannungsreihe festgehalten. Dort sind sie in der Reihenfolge ihrer galvanischen Spannung und Polarität aufgereiht. Wasserstoff (H) gilt dabei als elektrisch neutral und hat das Potential von 0 V.
Metalle, die gegenüber dem Wasserstoff eine positive Spannung haben, werden als edle Metalle, alle mit einer negativen Spannung werden als unedle Metalle bezeichnet.
| Metall | Nichtmetalle | Potential bei 25°C |
|---|---|---|
| Fluor (F) | + 2,87 V | |
| Gold (Au) | + 1,69 V | |
| + 1,50 V | ||
| + 1,40 V | ||
| Chlor (Cl) | + 1,36 V | |
| Chrom (Cr) | + 1,33 V | |
| Platin (Pt) | + 1,20 V | |
| Quecksilber (Hg) | + 0,85 V | |
| Silber (Ag) | + 0,80 V | |
| Braunstein (Mangandioxid) | + 0,74 V | |
| Kupfer (Cu) | + 0,35 V | |
| Kupfer (Cu) | + 0,16 V | |
| Wasserstoff (H) | 0 V | |
| Blei (Pb) | - 0,13 V | |
| Zinn (Sn) | - 0,14 V | |
| Nickel (Ni) | - 0,23 V | |
| Cadmium (Cd) | - 0,40 V | |
| Eisen (Fe) | - 0,41 V | |
| Zink (Zn) | - 0,76 V | |
| Mangan (Mn) | - 1,18 V | |
| Aluminium (Al) | - 1,66 V | |
| Magnesium (Mg) | - 2,362 V | |
| Lithium (Li) | - 3,04 V |
Hinweis: Quecksilber ist ein Metall das sich bei Standardbedingungen in einem flüssigen Zustand befindet.
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