Tafel-Gleichung

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Wechseln zu: Navigation, Suche
Tafel-Auftragung für einen Anodenvorgang. Der gerade (lineare) Bereich, der durch die Tafelgleichung beschrieben wird, ist die Tafelgerade.

Die Tafel-Gleichung stammt aus dem Bereich der Elektrochemie und beschreibt näherungsweise den Zusammenhang zwischen der Stromdichte an einer Elektrode und dem Elektrodenpotential. Sie wurde nach Julius Tafel benannt, der sie bereits im Jahr 1905 empirisch gefunden hatte[1]. Die Tafelgleichung ist hilfreich bei Berechnungen der Zellspannung elektrochemischer Zellen, vor allem bei der Elektrolyse. Auch für die Diskussion des Spannungsabfalls in einer Brennstoffzelle bei einem gegebenen Strom ist sie wichtig, hier lautet eine Aussage der Gleichung:

  • Bei einem gegebenen Strom ist der elektrochemisch bedingte Spannungsabfall umso niedriger, je höher der Austauschstrom der Zelle ist.

Der Austauschstrom ist abhängig von dem in der Brennstoffzelle verwendeten Katalysator. Daher ist es ein Ziel der Weiterentwicklung von Brennstoffzellen, Katalysatoren zu finden, die diesen Strom maximieren.

Die Tafel-Gleichung gilt nur näherungsweise in einem mittleren Strombereich. Für kleinere Stromstärken muss die genauere Butler-Volmer-Gleichung verwendet werden.

Formel der Tafel-Gleichung[Bearbeiten]

U=\frac{RT}{\alpha z F} \cdot \ln  \frac{i}{i_0}

Hierin sind:

U: der Spannungsabfall
R: die allgemeine Gaskonstante
T: die absolute Temperatur
α: Durchtritts- oder Symmetriefaktor
z: Zahl der übertragenen Elektronen
F: die Faraday-Konstante
i_0: die Austauschstromdichte
i: die Stromdichte

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1.  Julius Tafel: Über die Polarisation bei kathodischer Wasserstoffentwicklung.. In: Wilhelm Ostwald, J. H. van't Hoff (Hrsg.): Zeitschrift für physikalische Chemie, Stöchiometrie und Verwandtschaftslehre. 50, Wilhelm Engelmann, Leipzig 1905, S. 641-712 (http://electrochem.cwru.edu/estir/hist/hist-16-Tafel-1.pdf Seiten 614-654 online bei der Electrochemical Science and Technology Information Resource (ESTIR) (pdf, 6775 kB), abgerufen am 9. Juli 2013).

Siehe auch[Bearbeiten]

 Wiktionary: Elektrochemie – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen