Wenn eine chemische Reaktion mit einem elektrischen Strom verbunden ist, so ist dies ein elektrochemischer Vorgang. Entweder wird die Reaktion durch den mit einer von außen angelegten elektrischen Spannung hervorgerufenen Strom erzwungen (Elektrolyse), oder es wird durch die chemische Reaktion geeigneter Substanzen eine messbare Spannung hervorgerufen (galvanisches Element). Der direkte Elektronenübergang zwischen Molekülen, Ionen oder Atomen, ist kein elektrochemischer Vorgang; typisch für die Elektrochemie ist die räumliche Trennung von Oxidation und Reduktion. Elektrochemische Reaktionen laufen in einer galvanischen Zelle ab. Bei der Elektrolyse und dem Aufladen eines Akkumulators wird dabei Energie zugeführt, beim Entladen einer Batterie oder bei Stromentnahme aus einer Brennstoffzelle erhält man elektrische Energie, die bei reversiblen Prozessen der Reaktionsenthalpie entspricht.

Anwendungen der Elektrochemie sind

• Darstellung chemischer Substanzen
  • Reduktion von Metallensalzen zur Herstellung unedler Metalle, vor allem durch Schmelzelektrolyse, z.B. zur Herstellung von Lithium, Natrium, Kalium, Calcium, Magnesium und Aluminium
    Der elektrische Strom wirkt hier als Reduktionsmittel. Da die Spannung variiert werden kann, kann die Reduktionskraft angepasst werden. Der elektrische Strom ist das stärkste Reduktionsmittel der Chemie, mit dem auch die unedelsten Metalle reduziert werden können.
    Die elektrolytische Metallabscheidung wird auch in der Galvanotechnik genutzt.
  • Oxidation von Anionen, z.B. von Halogeniden, etwa zur Herstellung von Fluor und Chlor
  • Da elektrische Strom erlaubt Redoxreaktionen ohne die Zugabe von Reduktions- oder Oxidationsmitteln. Viele weitere Redoxreaktionen können daher elektrolytisch besonders elegant ausgeführt werden oder werden erst ermöglicht. Erwähnt seien die Elektrofluorierung oder die Kolbe-Elektrolyse.

• Bereitstellung einer elektrischen Spannung, vor allem für mobile Anwendungen, in
  • galvanische Zellen (Monozellen)
  • Batterie (Elektrotechnik)
  • Akkumulatoren
  • Brennstoffzellen

• Verwendung des elektrischen Stroms zur Durchführung von chemischen Analysen und Untersuchungen: Elektroanalyse, vor allem Polarographie
• Untersuchungen zur Thermodynamik und zum Mechanismus von Reaktionen, wichtig auch für die Korrosionsforschung

Literatur:

C. H. Hamann, W. Vielstich, Elektrochemie, Wiley-VCH, 3. Aufl. 1998