BRENSELCELLA En brenselcelle har svært høy virkningsgrad Lite energi går tapt som varme Andre brennstoffer enn hydrogen kan brukes

Ved anoden: 2H2(g) → 4H+(aq) + 4e- (oks), E0oks = 0.00 V Ved katoden: O2(g) + 4H+(aq) + 4e- → 2H2O(l) (red),E0red = 1.23 V Totalreaksjon: 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l), E0 = 1.23 V

ELEKTROLYSE I en elektrolyse tvinger vi strømmen til å gå i motsatt retning i hva den naturlig ville ha gjort. Men dette koster mye energi! Vi må minst ha en spenning som er større enn det naturlige cellepotensialet for cella. Opplading av batterier er egentlig en form for elektrolyse.

Spenningsrekka forteller oss også hvilke produkter som lages i en elektrolyse. Jo lengre opp et stoff står på redform i spenningsrekka, desto vanskeligere er det å oksidere det. Jo lengre ned et stoff står på oksform i spenningsrekka, desto vanskeligere er det å redusere det. Dette er spesielt viktig når det er vann til stede i elektrolysen.

Vi vil elektrolysere en løsning av KBr i vann. Hvilke produkter lages?

Oksform Redform 4H+(aq) + 4e- + O2(g)  2H2O(l) Br2(aq) + 2e-  2Br-(aq) 2H2O(l)+ 2e-  H2(g) + 2OH-(aq) K+(aq) + e-  K(s)

Vi får altså Br2 ved anoden og H2 ved katoden. Dersom vi elektrolyserer en K2SO4-løsning, har vi følgende muligheter i spenningsrekka:

Oksform Redform 2S2O82- + 2e-  2SO42- 4H+(aq) + 4e- + O2(g)  2H2O(l) 2H2O(l)+ 2e-  H2(g) + 2OH-(aq) K+(aq) + e-  K(s)

Produktene blir nå H2 og O2, altså en vannspalting. 2H2O(l) → 2H2(g) + O2(g)

OVERPOTENSIAL Hvor høy spenning må vi minst ha for å elektrolysere en ZnSO4-løsning? Vi tenker oss en elektrokjemisk celle som består av to elektroder av Zn og Pt dyppet ned i en 1 M ZnSO4-løsning, og beregner et standardpotensial på + 1.99 V.

2Zn → 2Zn2+ + 4e- (oks), E0oks = +0,76 V O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O (red), E0red = +1.23 V Totalreaksjonen er 2Zn + O2 + 4H+ → 2Zn2+ + 2H2O , E0 = (0.76 + 1.23) V = 1.99 V Skal vi få reaksjonen til å gå i motsatt retning ved en elektrolyse, trenger vi altså minst en spenning på 1.99 V som skal overvinne det naturlige cellepotensialet.

Denne motspenningen kalles overpotensialet, og gjør at halvreaksjonen Men det viser seg at dette ikke er nok. Bl.a. det at oksygengass adsorberes på Pt-elektroden, gjør at det lages en ekstra motspenning til elektrolysen på ca. 0.5 V. Denne motspenningen kalles overpotensialet, og gjør at halvreaksjonen O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O (red), E0red = +1.23 V får spenningen +1.73 V istedet.

Den vil da komme over halvreaksjonen Cl2(aq) + 2e-  2Cl-(aq), E0red = +1.36 V Dersom vi nå elektrolyserer en løsning av ZnCl2 i vann, får vi laget klorgass og ikke oksygen ved anoden.