Konzentrationszellen

In einer Konzentrationszelle entsteht der EMK durch den Unterschied in den Konzentrationen zwischen zwei Halbzellen, was ungleiche Elektrodenpotenziale erzeugt, die einen spontanen Strom von Elektronen und Ionen antreiben.

Konzentrationszellen werden in Elektrodenkonzentrationszellen und Elektrolytkonzentrationszellen unterteilt.

In einer Elektrodenkonzentrationszelle sind die Elektroden identisch, aber die Konzentration der elektroaktiven Spezies variiert an jeder Elektrode.

Ein Standardbeispiel ist die Wasserstoffelektrode, bei der identische Platinelektroden Wasserstoffgas bei unterschiedlichen Drücken in derselben Wasserstoffionenlösung ausgesetzt sind. Nach der Nernst-Gleichung arbeitet die Zelle spontan und erzeugt einen positiven EMF, wenn p₂ kleiner als p₁ ist.

Elektrolytkonzentrationszellen hingegen bestehen aus identischen Elektroden, die in denselben Elektrolyten bei unterschiedlichen Konzentrationen eingebettet sind. Diese Zellen funktionieren ohne Übertragung oder mit Übertragung.

Zum Beispiel verwendet eine Zinkkonzentrationszelle Zinkelektroden in Lösungen mit unterschiedlichen Zn²⁺-Ionenkonzentrationen. Nach der Nernst-Gleichung ist der EMK positiv, und der Prozess ist spontan, wenn a₂ a₁ überschreitet.