Elektrolyse

Elektrolyse nennt man einen elektrochemischen Prozess, bei dem elektrischer Strom eine Redoxreaktion erzwingt. Sie wird beispielsweise zur Gewinnung von Metallen verwendet oder zur Herstellung von Stoffen, deren Gewinnung durch rein chemische Prozesse teurer oder kaum möglich wäre. Beispiele wichtiger Elektrolysen sind die Gewinnung von Wasserstoff, Aluminium, Chlor und Natronlauge.

Eine Elektrolyse erfordert eine Gleichspannungsquelle, welche die elektrische Energie liefert und damit die chemischen Umsetzungen vorantreibt. Ein Teil der elektrischen Energie wird in chemische Energie umgewandelt. Genau dem umgekehrten Zweck, also der Umwandlung von chemischer Energie in elektrische, dienen Batterien, Akkumulatoren oder Brennstoffzellen: sie dienen als Stromquelle. Wenn man einen Akkumulator lädt, läuft eine Elektrolyse ab, welche die chemischen Vorgänge während der Entladung rückgängig macht. Elektrolysen können daher der Energiespeicherung dienen. So wurde die Elektrolyse von Wasser, die Wasserstoff und Sauerstoff liefert, als Energieträger einer Wasserstoffwirtschaft vorgeschlagen. Durch die Umkehrung der Wasserelektrolyse in einer Brennstoffzelle kann etwa 40 %^[1] der ursprünglich eingesetzten elektrischen Energie zurückgewonnen werden.

Die Abscheidung von Metallen aus einer Lösung, welche die entsprechenden Metallionen enthält, durch einen von außen aufgeprägten Strom ist ebenfalls eine Elektrolyse. Dies kann zur Erzeugung von Metallschichten dienen, beispielsweise beim Verchromen; diese Art der Elektrolysen sind Gegenstand der Galvanotechnik. Die elektrolytische Auflösung und Wiederabscheidung von Metallen dient der Reinigung, z. B. von Kupfer, und wird elektrolytische Raffination genannt.

Bei den chemischen Reaktionen, die bei der Elektrolyse ablaufen, werden Elektronen übertragen. Es sind daher immer Redoxreaktionen, wobei

• die Oxidation an der Anode (elektrischer Pol)
• die Reduktion an der Kathode

abläuft;^[2] Oxidations- und Reduktionsprozesse sind also räumlich zumindest teilweise voneinander getrennt.

1. ↑ Schmidt-Walter: Die Alkalische Brennstoffzelle. 2005, S. 7.
2. ↑ Merkregel: „Anode“ und „Oxidation“ beginnen mit den Vokalen A bzw. O, „Kathode“ und „Reduktion“ mit den Konsonanten K bzw. R.