Was ist Überspannung?

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Überspannung

Die Überspannung bezeichnet die Potentialdifferenz zwischen dem Potential einer Elektrode bei Stromfluss und dem Gleichgewichts-Elektrodenpotential bei einer Elektrolyse. Damit die Zersetzung eines Elektrolyten stattfindet, muss eine Zersetzungsspannung angelegt werden, welche von der berechneten Spannung aus den theoretischen Standardelektrodenpotentialen abweicht. Diese zusätzliche Spannung entspricht der Überspannung und ist mit einer Art Aktivierungsenergie vergleichbar. Dies spielt beim Laden eines Akkus eine große Rolle.

Die Ursachen für die kinetische Hemmung der Elektrodenreaktion sind vielseitig und es werden verschiedene Arten von Überspannungen unterschieden. Dazu gehören die Diffusionsüberspannung, durch langsame Diffusion der Teilchen in der Elektrolytlösung, die Durchtrittsüberspannung, durch den Ladungsdurchtritt von Ionen durch die elektrische Doppelschicht, die Reaktionsüberspannung, durch Nebenreaktionen wie Hydratisierung oder Komplexbildung und die Kristallisationsüberspannung, durch bevorzugte Abscheidung von Metall-Ionen an den Kanten und Spitzen der Elektrode.

Die Oberfläche und das Material der Elektrode spielt auch eine Rolle, so ist beispielsweise die Überspannung für die Abscheidung von Wasserstoff an platinierten Platin kleiner als an Quecksilber. Bei technischen Elektrolyten führt die Überspannung zu ökonomischen Nachteilen, da der Energieverbrauch erhöht wird.