Elektrokimyasal hücre nedir, nasıl çalışır?

Elektrokimyasal hücre, kimyasal enerji ile elektrik enerjisi arasında dönüşüm yapabilen bir sistemdir. Bu hücreler, elektrotlar (anot ve katot) ve bir elektrolit çözeltisi içerir. İki ana türü bulunur:

• Voltaik (Galvanik) Hücre: Kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürür (örneğin, piller).
• Elektrolitik Hücre: Elektrik enerjisini kullanarak kimyasal reaksiyonları gerçekleştirir (örneğin, elektroliz işlemi).

Elektrokimyasal hücrelerin çalışması, redoks (indirgenme-yükseltgenme) reaksiyonlarına dayanır. Temel çalışma prensibi şu adımlarla özetlenebilir:

• Anotta Yükseltgenme: Anot elektrotunda, bir madde elektron kaybederek yükseltgenir. Bu, elektronların serbest kalmasına neden olur.
• Katotta İndirgenme: Katot elektrotunda, başka bir madde bu elektronları alarak indirgenir.
• Elektron Akışı: Elektronlar, anottan katota doğru bir dış devre (iletken tel) üzerinden akar, bu da elektrik akımını oluşturur.
• İyon Akışı: Elektrolit içinde, iyonlar (pozitif veya negatif yüklü parçacıklar) hareket ederek yük dengesini sağlar. Tuz köprüsü veya gözenekli bariyer genellikle iyon akışını kolaylaştırır.

Örneğin, bir Voltaik hücrede çinko (anot) ve bakır (katot) elektrotları kullanıldığında, çinko yükseltgenir ve elektronlar bakıra doğru akar, böylece elektrik üretilir. Elektrolitik hücrelerde ise harici bir güç kaynağı, reaksiyonları tersine çevirerek kimyasal değişimleri zorlar. Bu süreçler, enerji depolama, metal kaplama ve analitik kimya gibi birçok uygulamada kullanılır.