Elektrokemiska

Elektrokemiska är studiet av kemiska processer som involverar elektronöverföring mellan kemiska arter och elektriska fält eller energitransformation mellan kemisk och elektrisk energi. Fältet omfattar galvaniska celler där kemisk energi omvandlas till elektricitet, elektrolyser där elektrisk energi driver kemiska omvandlingar, samt korrosionsprocesser och elektrokemiska sensorer.

Huvudbegrepp inom elektrokemi inkluderar redoxpotentialer och elektrodenpotentialer, standardelektrodepotentialer, Nernst-ekvationen, överpotential samt massetransport genom diffusion och migration. Faradays lag knyter samman mängden ämne som reagerar eller läggs till med den överförda laddningen. I praktiken används olika typer av elektrodkonfigurationer, där arbetselektrod, referenselektrod och motsvarande elektrod placeras i en elektrolyt.

Metoder och tekniker inom elektrokemi omfattar voltmetri och speciellt cyklisk voltammetri, amperometri samt elektrokemisk impedansspektroskopi (EIS). Dessa tekniker används både för analys av kemiska system och för att studera kinetik, mekanismer och effektivitet hos elektrokemiska processer. Experimenten kräver ofta kontrollerade elektrolytiska celler och väl valda material för elektroder.

Användningar av elektrokemi är breda och inkluderar energilagring och omvandling, såsom batterier och bränsleceller, elektrokemisk beläggning och metallplätering, korrosionsskydd samt elektrosyntes av kemikalier. Elektrokemiska metoder används också som analytiska verktyg inom kemi och miljövetenskap, till exempel i sensorutveckling och kvantitativ bestämning av ämnen.

Historiskt utvecklades elektrokemins grundläggande begrepp under slutet av 1700- och 1800-talen genom arbeten av Luigi Galvani, Alessandro Volta och Michael Faraday. Dialogen mellan kemin och elektrokemi har drivit tekniska framsteg inom energi, materialvetenskap och miljöteknik.