Електрохімічний елемент

Електрохімічний елемент (англ. electrochemical cell) — пристрій, де використовують окисно-відновні реакції для продукування електричного струму, або ж електричний струм використовують для проведення окисно-відновних реакцій в бажаному напрямкові.^[1] В такому елементі два електроди розміщено в електроліті.^[2] Можуть використовувати як різнорідні електроліти, так і однорідні.^[2] Є два типи електрохімічних елементів: гальванічний і електролітичний.^[3] Умовою для створення електрохімічного елемента, призначеного для використання в ролі джерела електроживлення, є те, що на два електроди, які занурені в електроліт, він (електроліт) має створювати різну хімічну дію, унаслідок чого буде утворюватись струм, який можна виміряти амперметром.

Демонстрація електрохімічного елемента, будова якого нагадує елементи Данієля^[en]. Дві половини елемента пов'язані між собою сольовим мостом для проведення іонів між ними. Потік електронів у зовнішньому колі.

У конструкції електрохімічного елемента може бути передбачено використання:

• двох однакових (ідентичних) електродів^[2][4];
• двох різнорідних^[4] електродів, наприклад:
  • катоди літієвих джерел струму, виготовлені на основі флуориду магнію шляхом нанесення MgF₂ в складі пастоподібної суміші на нікелеву сітку, а літієвий анод виготовляють шляхом напресування металічного літію на таку ж нікелеву сітку^[5];
  • електрохімічний елемент може бути виконаний на базі модифікованого полярографічного електроду типу Clark із платиновим катодом і срібним анодом^[6], та ін.;
• трьох електродів, наприклад:
  • катод, літієвий анод і аналогічний з анодом протиелектрод, або порівняльний електрод^[7][8];
  • електрохімічний елемент, у якому як робочий електрод використовують активований вуглецевий матеріал з відповідним процентним вмістом марганцю, допоміжним електродом є платиновий електрод, а електродом для порівняння — хлор-срібний електрод Ag/AgCl^[9];
  • як робочий електрод (індикаторний) використовують вуглеситаловий електрод, допоміжний електрод — золотий, електрод для порівняння — хлор-срібний, типу ЕВМ-1М^[10];

Триелектродна схема може бути виконана як із нерозділеним, так і розділеним анодним та катодним простором^[10][11];

• чотириелектродна схема^[12][13].

Реактивні характеристики електрохімічного елемента визначають також на змінному струмі.^[2]

Найпростішим електрохімічним елементом є елемент Вольта, в якому використовують цинковий і мідний електроди, занурені в розчин сірчаної кислоти. Кожен з електродів, зокрема разом з електролітом, в який він занурений, утворює напівелемент.

Найменування електрохімічних елементів

Електрохімічні елементи часто іменують на честь їх винахідників: Елемент Гальвані (так звані «гальванічні елементи»), Елемент Бунзена, Елемент Кларка, Елемент Лекланше, Елемент Данієля, Елемент Вестона. Звичайно, ці елементи різняться індивідуальними конструкційними особливостями та електрохімічними характеристиками.

Застосування

• У електричних батареях
• При виготовленні пористих напівпровідників методом електрохімічного травлення: в електрохімічних елементах з трьома або чотирма електродами створюються пористі шари на поверхні пористих напівпровідників. Таке електрохімічне травлення — відносно простий і дешевий метод.
• У вольтамперометричних дослідженнях селену та важких металів на водних об'єктах і под.
• Генерація водню для систем енергозабезпечення.

Див. також

• Електролітична чарунка
• Електрохімічний потенціал
• Гальванічний елемент
• Електропаливо