Korrosionspotential
In diesem Kapitel werden das Leerlaufpotential (OCP) und das Korrosionspotential vorgestellt. Die Funktionsweise von Referenzelektroden sowie das konventionell festgelegte 0-V-Potential der Standard-Wasserstoffelektrode (SHE) werden erläutert.
Das elektrochemische Potential lässt sich messen. Technisch gesehen ist es nur möglich, die Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten zu messen. Werden zwei Metalle in einen Elektrolyten (leitfähige Lösung) getaucht, zeigt ein an beide angeschlossener Voltmeter ihre Potentialdifferenz an.
Sind die beiden Metalle beispielsweise durch ein Kabel miteinander verbunden, fließen Elektronen vom Metall mit dem niedrigeren Potential zum Metall mit dem höheren Potential. Dadurch verringert sich die Potentialdifferenz zwischen den beiden Metallen. Zwischen den Prozessen, die zum elektrochemischen Potential führen, und dem Elektronenfluss stellt sich ein neues dynamisches Gleichgewicht ein, das zu einer neuen Potentialdifferenz in Abhängigkeit vom fließenden Strom führt. Je höher der Stromfluss ist, desto geringer ist die Potentialdifferenz.
Offener Stromkreis Potential
Aus diesem Grund ist normalerweise das Leerlaufpotential (OCP) oder die Leerlaufspannung (OCV) besonders interessant. Es ist das Potential, bei dem kein Strom fließt, weil der Stromkreis offen ist. Zwischen zwei Metallen in derselben Lösung ist das OCP die höchste Potentialdifferenz, die ohne Anlegen eines Potentials von außen möglich ist. Die Messung der OCP ist auch nicht invasiv, da kein Strom fließt.
Bei den meisten Anwendungen werden das OCP und andere Potentiale gegen eine Referenzelektrode gemessen. Da die Potentiale additiv sind, kann man leicht berechnen, wie hoch die Potentiale im Vergleich zu anderen Referenzelektroden sein würden. Es gibt kein absolutes Potential, aber die Elektrochemiker haben sich darauf geeinigt, dass das Standardpotenzial der Standard-Wasserstoffelektrode (SHE) per Konvention 0 V beträgt. Dadurch lassen sich Edelmetalle leicht identifizieren.
Alle Metalle mit einem positiven Standardpotenzial gegenüber SHE sind Edelmetalle. Sie sind resistent gegen Säurekorrosion, denn um zu korrodieren, müssen die Protonen der Säure zu Wasserstoff reduziert werden, und dazu müsste das Potential des Metalls niedriger (kathodischer) sein als das Potential der Protonenreduktion.
OCP versus Korrosionspotential
Ist das OCP dasselbe wie das Korrosionspotential? Ja, das ist es, auch wenn die Definition etwas anders klingt: Das Korrosionspotential ist das Potential, das eine Probe aufweist, wenn kein externer Strom angelegt wird. Es kann dennoch ein Strom fließen, um zwei Reaktionen – eine Oxidation und eine Reduktion – an der Probe zu ermöglichen. Beispielsweise oxidiert eine Stahlprobe bei Kontakt mit einer Säurelösung (abhängig von der Stahlzusammensetzung), und an der Oberfläche werden Protonen reduziert. Schließt man ein Voltmeter und eine Referenzelektrode an, entspricht das gemessene OCP dem Korrosionspotential der Stahl-Proton-Reaktion.
Durch die Beobachtung des OCP oder des Korrosionspotenzials lassen sich auch Korrosionsprozesse überwachen. Hohe Korrosionspotenziale sind gut. Das System nimmt eher Elektronen auf als dass es Elektronen verliert, so dass eine Reduktion wahrscheinlicher ist. Wenn das Korrosionspotential sinkt, bedeutet dies, dass die Probe oxidiert und sich negative Ladungen in ihr ansammeln.
Messung des OCP oder Korrosionspotenzials
Um das OCP oder das Korrosionspotential zu messen, starten Sie PSTrace im Korrosionsmodus und wählen Sie das Verfahren "Korrosionspotential".
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