## Elektrolysecel

Principe en bouw

Bij elektrolyse wordt elektrische energie omgezet in chemische energie. Elektrolysereacties zijn endotherme redoxreacties, die niet spontaan verlopen, in tegenstelling tot de spontane reacties die in een elektrochemische cel verlopen. De uitwendige spanningsbron bepaalt in welke richting de elektronen stromen en aan welke elektrode de reductor elektronen afstaat. De bouw van een elektrolysecel is in principe hetzelfde als van een elektrochemische cel. Meestal gebruiken we één elektrolyt, maar er zijn ook elektrolyses met twee elektrolyten, gescheiden door een poreuze wand.

Elektrolyse van gesmolten NaCl
Bron: McMurry & Fay, Chemistry

Elektrolyse van gesmolten zouten is in het algemeen eenvoudig in vergelijkingen weer te geven: de positieve ionen worden ontladen aan de min-pool (kathode) en de negatieve ionen aan de plus-pool (anode). Bijvoorbeeld de elektrolyse van gesmolten natriumchloride:

Elektroden

Bij elektrolyse maken we onderscheid tussen onaantastbare elektroden, die niet meereageren, en aantastbare elektroden, die wel mee (kunnen) reageren. Onaantastbaar zijn platina, goud en grafiet. Metalen als kwik, koper, zilver, de onedele en natuurlijk ook de zeer onedele metalen zijn aantastbaar bij elektrolyse. In de industrie wordt vaak grafiet gebruikt, omdat het goedkoop is.
Uit de elektrolysetechniek zijn de volgende termen afkomstig:

- anode: verbonden met de plus-pool, hier heerst een elektronentekort;

- anionen: ionen die bij elektrolyse naar de anode gaan;

- kathode: verbonden met de min-pool, hier is een overschot aan elektronen;

- kationen: ionen die bij elektrolyse naar de kathode gaan.

Let wel dat de ionmigratie in de vloeistof niet direct veroorzaakt wordt door het elektrische veld. Daarvan is in de vloeistof alleen iets te merken in een zeer dunne laag vlakbij de elektroden. Daar ontstaat een overschot of tekort aan ionen door de elektrodereactie. Deze concentratieverandering wordt door diffusie weer aangevuld vanuit de rest van de vloeistof. Een kation beweegt dus naar de kathode als gevolg van een concentatieverschil dat ontstaat door reactie van het kation aan de kathode.
De termen anode en kathode worden in de techniek nog veel gebruikt. Om anode en kathode te kunnen onderscheiden wordt vaak het ezelsbruggetje KNAP gebruikt: Kathode Negatief, Anode Positief.
Let op dat deze tekenafspraak alleen geldt voor elektrolyse. Bij een elektrochemische cel is het net andersom (zie Spanningsbron/Stroombron onder 'Elektrochemische cellen').
Wel is het bij beide celtypen zo, dat aan de anode oxidatie plaatsvindt (reductor staat elektronen af aan de elektrode) en dat aan de kathode reductie (oxidator neemt elektronen op vanuit de elektrode) plaatsvindt. Bij beide celtypen stromen elektronen in de stroomdraad van de anode naar de kathode (via de spanningsbron bij elektrolyse), en is de (fysische) stroomrichting daaraan tegengesteld.
Bij beide celtypen levert de anode dus elektronen aan het uitwendig circuit. Bij elektrolyse is het een gedwongen levering, omdat de anode verbonden is met de positieve pool van de batterij. Bij een elektrochemische cel is het een spontane levering en is de anode dus zelf de negatieve pool van de cel.