Elektrochemische Zellen erzeugen oder verwenden elektrische Energie durch Oxidations- und Reduktionsreaktionen. Ein Beispiel ist eine Zelle aus Zink und Kupfermetallen, in der Elektronen vom Zink zum Kupfer wandern. Jede elektrochemische Zelle verfügt über einen Schaltkreis, der aus mehreren Komponenten besteht, die den Elektronenfluss ermöglichen.
Ein elektrochemischer Zellkreislauf umfasst eine Anode, Kathode, einen Elektrolyten, eine Salzbrücke und einen externen Kreislauf. An der Anode laufen Oxidationsreaktionen ab, bei denen Elektronen verloren gehen, während an der Kathode Elektronen durch Reduktion gewonnen werden. Anode und Kathode sind über den externen Stromkreis verbunden.
Wissenschaftler können elektrochemische Zellen herstellen, indem sie metallische Elektroden in Elektrolyte einführen. Es gibt zwei Hauptklassifikationen von elektrochemischen Zellen: voltaische Zellen, auch als galvanische Zellen bekannt, und elektrolytische Zellen. Voltaische Zellen sind die Art von elektrochemischen Zellen, die in Batterien zu finden sind. Diese Zellen erzeugen elektrische Ströme, und eine gegebene Batterie kann eine oder mehrere dieser Zellen enthalten. Eine exotherme Reaktion, bei der Energie freigesetzt wird, tritt auf, wenn sich eine elektrochemische Zelle im Volta-Modus befindet.
Im Gegensatz zu voltaischen Zellen verwenden Elektrolysezellen elektrische Ströme, anstatt sie zu erzeugen. Chemische Reaktionen laufen in Elektrolysezellen nicht spontan ab, daher muss von außen ein elektrischer Strom angelegt werden. Energie wird innerhalb der Zelle absorbiert, wodurch die Reaktionen, die in Elektrolysezellen stattfinden, als endotherm und nicht als exotherm klassifiziert werden.
