В электрохимии полуэлемент представляет собой структуру, содержащую проводящий электрод и окружающий его проводящий электролит , разделенные естественным двойным слоем Гельмгольца . Химические реакции внутри этого слоя мгновенно перекачивают электрические заряды между электродом и электролитом, что приводит к разности потенциалов между электродом и электролитом. Типичная анодная реакция включает в себя растворение атома металла в электроде и его транспортировку в виде положительного иона через двойной слой, в результате чего электролит приобретает чистый положительный заряд, в то время как электрод приобретает чистый отрицательный заряд. Растущая разность потенциалов создает интенсивное электрическое поле внутри двойного слоя, и потенциал увеличивается до тех пор, пока поле не остановит реакции перекачки чистого заряда. Это самоограничивающее действие происходит почти мгновенно в изолированном полуэлементе; в приложениях два разнородных полуэлемента соответствующим образом соединяются, образуя гальванический элемент .
Стандартный полуэлемент состоит из металлического электрода в водном растворе , где концентрация ионов металла составляет 1 моль (1 моль/л) при 298 кельвинах (25 °C). [1] В случае стандартного водородного электрода (СВЭ) используется платиновый электрод, погруженный в кислый раствор, где концентрация ионов водорода составляет 1 М, при этом через раствор барботируется газообразный водород при давлении 1 атм . [2] Электрохимический ряд , который состоит из стандартных электродных потенциалов и тесно связан с рядом реактивности , был получен путем измерения разности потенциалов между металлическим полуэлементом в цепи со стандартным водородным полуэлементом, соединенным солевым мостиком .
Стандартный водородный полуэлемент:
Полуэлементы ячейки Даниэля :