Elektrokeemisiä

Elektrokeemisiä tarkoittaa reaktioita tai prosesseja, joissa kemialliset muutokset syntyvät sähköisen potentiaalin tai virran vaikutuksesta. Näitä prosesseja voi tapahtua elektrodeilla liuoksessa, elektrolyyttinä kutsutussa ympäristössä, jossa sähköenergia muuntautuu kemialliseksi energiaksi tai päinvastoin.

Keskeisiä käsitteitä ovat redox-käytännöt ja elektrodipotentiaalit; reaktioita määrittävät sekä anodi- että katodipolut. Sähköiset nesteet ja liuokset mahdollistavat elektronien siirron, minkä seurauksena kemialliset sidokset katkeavat tai muodostuvat uudelleen. Faradayn lait yhdistävät kulutetun sähkömäärän kemialliseen muutokseen, jolloin mittaukset voidaan kytkeä määräysten mukaan.

Esimerkkejä elektrokeemisten ilmiöiden alueelta ovat galvaniset kennot eli paristot, joissa kemiallinen energia muunnetaan sähköiseksi energiaksi; elektrolyysi, jossa sähkövirta saa aikaan kemiallisia muutoksia (esim. veden hajoaminen); sekä korroosioilmiöt ja erilaisten polttoaine-kennien sekä litiumioni-paristojen kaltaiset järjestelmät.

Tutkimuksessa käytetään mittausmenetelmiä kuten elektrolyyttisen impedanssianalyysin (EIS) ja voltammetrian menetelmiä, muun muassa syklistä voltammetriaa, joilla mitataan reaktioiden kinetiikkaa, siirtotapahtumien vastuksia ja kenttäkoostumuksia.

Sovelluksia on laajasti: energian talteenotto ja varastointi (paristot, akut, superkondensaattorit), korroosion torjunta, sensorit sekä teolliset elektrolyysiprosessit metallien puhdistuksessa ja pinnoituksessa. Historiaan liittyvät merkittävät virstanpylväät ovat Faradayn lait sekä 1800-luvun ja seuraavien vuosikymmenien kehitystyöt sähkö- ja kemian yhdistämisessä.