Überspannung

Eine Elektrolyse läuft dann ab, wenn die hierfür notwendige Zersetzungsspannung bzw. Überspannung überschritten wird. Diese müsste, laut Theorie, jener Spannung entsprechen, die aus den Elektrodenpotenzialen der elektrochemischen Standardreihe berechnet wird.

 

In der Praxis zeigt sich aber, dass diese Spannung nicht ausreicht, um eine Reaktion auszulösen, sondern dass sie um die sogenannte Überspannung erhöht sein muss. Die Überspannung ist somit die Differenz aus der tatsächlich gemessenen Spannung (Klemmenspannung) und der aus den Potentialen der Elektroden (Redox-Paare) thermodynamisch berechneten Spannung. Die Ursache liegt in der Ausbildung einer Schicht aus den Abscheidungsprodukten auf der Elektrodenoberfläche, womit ein Elektronenaustausch unterbunden wird. Die Überwindung dieser Schicht bedingt eine zusätzliche Energie (= Überspannung). Die Höhe der Überspannung wird von vielen Faktoren unter anderem auch vom Elektrodenmaterial, dem Elektrolyt und der Stromdichte bestimmt.

 

Auch Zinn-, Blei- und Quecksilberelektroden sind bekannt für ihre hohen Überspannungen, aber auf Grund ihrer geringen Haltbarkeit bzw. der unvermeidlichen Abgabe von Schadstoffen (Schwermetallen) in den Elektrolyt (z.B. Badewasser) heute praktisch nicht mehr in Verwendung. Die Alternative nach derzeitigem Stand der Technik ist die Bor dotierte Diamantelektrode. Diese Elektrode verfügt über eine vergleichsweise hohe Überspannung und gibt keine Schadstoffe in den Elektrolyt ab.

 

Überspannung für Elektrolyse

Überspannung in der Elektrolyse