Een elektrolysecel

Een elektrolysecel is opgebouwd uit twee elektrodes, een anode en een kathode, met ertussen een elektrolyt en extern verbonden door een elektrisch circuit. Red1 en Ox1 zijn het reductans en het oxidans betrokken in de oxidatiereactie. Ox2 en Red2 zijn het oxidans en het reductans betrokken in de reductiereactie. De celpotentiaal is het potentiaalverschil tussen de anode en de kathode.

Bij evenwicht in het systeem is de celpotentiaal E0,cel gelijk aan het verschil tussen de evenwichtspotentialen van de kathode (E0,k) en de anode (E0,a):

E0,cel = E0,k - E0,a

Om te weten of een systeem spontaan kan reageren of niet, moet het teken van de Gibbs vrije energie (delta G(*)) bepaald worden: is delta G negatief dan is de thermodynamische voorwaarde voor spontane reactie vervuld, is delta G daarentegen positief dan zal het systeem niet spontaan reageren.

In een elektrolyseproces is de kathodepotentiaal altijd negatiever dan de anodepotentiaal, met als gevolg dat de verandering van Gibbs vrije energie delta G van de globale celreactie, die voldoet aan:

delta G = nF (E0,k - E0,a)

positief is. Het elektrolyseproces verloopt dus niet spontaan en om de gewenste elektrodereacties te kunnen hebben is het dan nodig om via het extern elektrisch circuit een potentiaalverschil tussen de elektroden op te leggen dat groter is dan E0,cel. Er moet aldus een externe drijvende kracht geleverd worden om de elektrodereacties met een welbepaalde snelheid te laten plaatsgrijpen en om het ladingstransport in het elektrolyt te realiseren.

Bron:Handboek procestechnieken en -engineering,  2000.