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

Примітки

1. 2071 електрохімічний елемент // Глосарій термінів з хімії / укладачі: Й. Опейда, О. Швайка ; Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет. — Донецьк : Вебер, 2008. — С. 150. — ISBN 978-966-335-206-0.
2. Методика і пристрій для визначення швидкості корозії^{[недоступне посилання з 01.07.2019 — історія]} / Ю. Й. Стрілецький // Методи та прилади контролю якості : науково-технічний журнал. — 2008.
3. Gubler, Lorenz (2023). Electrochemistry: Fundamentals, Cells & Applications (PDF) (англійською) . Switzerland: Paul Scherrer Institut. с. 0-13.
4. Реєстрація результатів контролю зварних магістральних трубопроводів в умовах електрохімічної корозії^{[недоступне посилання з 01.07.2019]} : [арх. 15.12.2013] / С. К. Фомічов, О. І. Василенко // Вісник Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут». Серія машинобудування : збірник наукових праць. — 2011. — Т. 2, № 61.
5. Зміна електрохімічних параметрів та провідних властивостей комірки з катодом на основі MgF₂ у процесі циклювання^{[недоступне посилання з 01.07.2019 — історія]} / І. М. Гасюк, М. Я. Січка, В. В. Угорчук, Л. С. Кайкан, А. М. Бойчук // Журнал нано- та електронної фізики : науковий журнал. — 2012. — Т. 4, № 2, ч. 1.
6. Розробка пристрою для дослідження газообмінних процесів біологічних об'єктів^{[недоступне посилання з 01.07.2019 — історія]} / В. Й. Котовський, В. Л. Осауленко // Вісник Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут». Серія Приладобудування : збірник наукових праць. — 2010. — Вип. 39.
7. Mg-заміщені Li_0.5Fe_2.5O₄ шпінелі. Електричні та електрохімічні дослідження^{[недоступне посилання з 01.07.2019 — історія]} / Б. К. Остафійчук, І. М. Гасюк, Л. С. Кайкан, Б. Я. Депутат, О. В. Морушко // Фізика і хімія твердого тіла : науковий журнал. — 2006. — № 1/4.
8. Структурне моделювання процесу розряду в літій-іонних джерелах живлення^{[недоступне посилання з 01.07.2019 — історія]} / І. М. Гасюк, В. В. Угорчук, Л. С. Кайкан, Б. Я. Депутат // Фізика і хімія твердого тіла : науковий журнал. — 2010. — Т. 11, № 2.
9. Вплив лазерного опромінення на електрохімічні властивості активованого вуглецевого матеріалу, легованого Mn^{[недоступне посилання з 01.07.2019 — історія]} / К. Остафійчук, М. В. Беркещук, І. І. Будзуляк, О. Д. Магомета // Фізика і хімія твердого тіла : науковий журнал. — 2008. — Т. 9, № 1.
10. Інверсійне вольтамперометричне дослідження селену та важких металів у водних об'єктах навколишнього середовища^{[недоступне посилання з 01.07.2019 — історія]} / І. В. Макаріхіна // Аграрний вісник Причорномор'я. Сільськогосподарські та біологічні науки. — 2010. — Вип. 50.
11. Термодинамічні властивості електрохімічного кола Li/LiBF₄ (γ -бутиролактон)/SiO₂^{[недоступне посилання з 01.07.2019 — історія]} / В. І. Мандзюк, І. Ф. Миронюк, Б. К. Остафійчук, І. І. Григорчак // Фізика і хімія твердого тіла : науковий журнал. — 2004.
12. Microstructure and photoluminescence spectra of porous InP / A. M. Liu // Nanotechnolgy. — 2001. — Vol. 12, no. 3, L1-L3.
13. Formation of porous layers with different morphologies during anodic etching of n-InP / S. Langa, I. M. Tiginyanu, J. Carstensen, M. Christophersen, H. Föll // Electrochem. Solid-State Lett. — 2000. — Vol. 3, no. 11. — P. 514–516.