galvanisk element

Voltas element besto av en kobberplate og en sinkplate i fortynnet svovelsyre. Når sinkplaten kommer i berøring med elektrolytten, frigjøres positivt ladde sinkioner, og sinkplaten får da et overskudd av elektroner og blir negativt ladd. Når kobberplaten kommer i kontakt med elektrolytten, vil hydrogenioner i svovelsyren trekke til seg elektroner fra kobberet, nøytraliseres og utskilles som hydrogengass. Dermed blir kobberplaten positivt ladd.

Spenning defineres som potensialforskjell. Det er følgelig en spenning mellom elektrodene, og den kalles polspenning eller cellespenning. Det er dette som gjør at det galvaniske elementet virker som et batteri.

Forbindes de to platene utvendig med en elektrisk leder, vil det gå en strøm fra den positive til den negative polen, det vil si at det går elektroner den motsatte veien. Elektronene fjernes fra sinkplaten, og sinkioner kan på ny avgis til elektrolytten. På tilsvarende måte blir kobberplaten tilført elektroner, og nye hydrogenioner kan nøytraliseres.

Spenningen som elektrodene innstiller seg på i forhold til hverandre er bestemt ved elektrodematerialet, men den påvirkes i noen grad av andre forhold, som temperatur, renhetsgrad, elektrolytt og depolarisator.

For hvert metall kan det angis et elektrokjemisk potensial eller standard elektrodepotensial. Polspenningen over et element er lik forskjellen i elektrokjemisk potensial mellom de to elektrodene. Stoffer med høyt elektrokjemisk potensial avgir lett ioner i en elektrolytt og egner seg derfor som negativ pol, mens den positive polen må ha et lavt elektrokjemisk potensial.

I et galvanisk element for praktisk bruk må man hindre polarisasjon, slik at man kan trekke strøm ut av elementet i lengre tid. I Daniells element, som på 1800-tallet ble mye brukt i telefon- og telegrafbatterier, er dette oppnådd ved at cellen deles i to med en porøs skillevegg. Rommet omkring sinkelektroden fylles med svovelsyre, og rommet omkring kobberelektroden fylles med kobbersulfatløsning. Den porøse skilleveggen hindrer de to elektrolyttene i å blande seg, men er elektrisk ledende. Ved den negative polen frigjøres sinkioner på vanlig måte, men ved den positive polen vil kobber slå seg ned på elektroden, og man unngår polarisasjon.

Tørrelementet besto i sin opprinnelige form av en sinkelektrode og en kullelektrode i ammoniumkloridløsning. Det kalles også Leclanchés element, og er det elementet som hittil har hatt størst praktisk betydning. Se også artikkelen om batteri.

Andre galvaniske batterier som har funnet praktisk anvendelse er Clarks element og Westons element. De brukes begge som normalelementer, det vil si som kalibreringsgrunnlag ved spenningsmålinger, fordi polspenningen har en bestemt verdi når elementet ikke belastes.

Galvaniske elementer av den typen som hittil er nevnt, er karakterisert ved at elektrodematerialet forbrukes, og at det ikke, eller bare i liten grad, lar seg gjenvinne om man sender strøm gjennom elementet fra den positive til den negative polen, altså i motsatt retning av den strømmen elementet vanligvis gir. Slike galvaniske elementer kalles primære.

I motsetning til dette finnes sekundære galvaniske elementer. Her kan man, ved å reversere strømmen, få den kjemiske reaksjonen til å løpe motsatt vei, og dermed omdanne elektrisk energi til kjemisk. Man har da et ladbart batteri.

• batteri
• elektrisk spenning
• elektrisk strøm