Elektrochemistryssä

Elektrochemistryssä tutkitaan kemiallisia prosesseja, joissa elektronit siirtyvät elektrodin rajapinnalla sähkövarauksien ja kemiallisten reaktioiden välillä. Keskiössä on, että reaktiot voidaan ohjata ja mitata potentiaalin tai virran avulla. Elektrodeja käytetään sekä reaktioiden katalysointiin että niiden seuraamiseen, ja elektrolyytit mahdollistavat ionien kulun.

Tärkeitä käsitteitä ovat galvaninen solu, elektrolyysi sekä standardipotentiaalit. Galvaaninen solu tuottaa sähköenergiaa spontaanisti, elektrolyysi käyttää ulkoista sähköenergiaa kemiallisen reaktion aikaansaamiseksi. Nernstin yhtälö kuvaa, miten solun potentiaali riippuu yhdisteiden pitoisuuksista, lämpötilasta ja olosuhteista.

Käytettyjä menetelmiä ovat potentio- ja galvanostaattiset kokeet sekä voltmetria, kuten syklivoltmetria (cyclic voltammetry), chronoamperometria ja kronopotentiometria. Sähkökemiallista vastea voidaan tutkia myös sähköimpedanssianalyysillä (EIS).

Sovelluksia ovat korroosion torjunta ja metallin pinnoitus, elektrolyysi- ja synteesiprosessit, energian tallennus (paristot, akut, polttokennoja sekä superkapasitorit), sekä sensorit ja elektrosynteesi.

Historian taustalla ovat Faradayn lait, ja elektrochemistryn kehitys on liittynyt erityisesti elektrodien ja elektrolyyttien roolin ymmärtämiseen sekä mittausmenetelmien kehittymiseen.