Hallo zusammen,
braucht man unbedingt einen Elektrolyten für galvanische Zellen? Ich lese in verschiedensten Büchern und Webseiten immer wieder, dass sich Metallelektroden galvanischer Zellen in Elektrolyten befinden. Geht das auch theoretisch mit destilliertem Wasser?
Hintergrund ist: In meinem Fall habe ich eine Wasserkühlung für meinen PC, in der der Kühlkörper aus Kupfer und der Wärmetauscher aus Aluminium besteht.
Habe ich (das System ist mit Dest.Wasser befüllt) eine galvanische Zelle? Eigentlich fehlen mir doch die Ladungsträger im Fluid. Oder sind noch genügend Salze im Wasser, um dennoch eine chemische Reaktion an den Elektroden hervorzurufen?
Werden evtl. Alu-Ionen (liegen die nicht als Aluminiumhydroxid vor?) von der Alu-Elektrode zur Cu-Elektrode „gespült“ und lagern sich dort ab? Dann müsste aber doch auch irgendwann eine geschlossene Aluschicht vorhanden sein und dann hätte ich garkeine galvanische Zelle mehr, oder?
Fragen über Fragen, aber ich würde mich über ein paar Antworten freuen…
Danke und ciao,
Flox
Hallo Flox,
braucht man unbedingt einen Elektrolyten für galvanische
Zellen? Ich lese in verschiedensten Büchern und Webseiten
immer wieder, dass sich Metallelektroden galvanischer Zellen
in Elektrolyten befinden. Geht das auch theoretisch mit
destilliertem Wasser?
wenn Du Strom leiten willst, brauchst Du einen Leiter und keinen Isolator. Dest. Wasser gehört aber eher zur Gruppe der Isolatoren. Gut jetzt werden einige mit der Grundleitfähigkeit des Wassers kommen, aber die ist für praktische Anwendungen vernachläßigbar klein. Erst wenn Wasser durch Ionen zu einem Leiter 2. Ordnung gemacht wurde, kann ein nennenswerter Strom flließen. Dabei sind besonders die H+-Ionen effektiv, gefolgt von den OH--Ionen. Die restlichen Ionen fallen ziemlich ab, haben aber trotzdem eine ordentliche Leitfähigkeit.
Gandalf
Ok…also mir ist einigermaßen klar, dass ich den Elektrolyten brauche, damit z.B. an der Cu-Elektrode Kationen ein oder mehrere Elektronen aufnehmen können, die im „äußeren“ Stromkreis zur Cu-Elektrode wandern.
Aber besteht die Möglichkeit, dass die Metallionen, die an der „Al-Elektrode“ (dem Wärmetauscher) in Lösung gehen, vom Wasserstrom mitgerissen werden und am Cu-Kühler abgeschieden werden und dadurch eine galvanische Korrosion entsteht?
Gruß, Flox
Hallo Gandalf,
wenn Du Strom leiten willst, brauchst Du einen Leiter und
keinen Isolator. Dest. Wasser gehört aber eher zur Gruppe der
Isolatoren. Gut jetzt werden einige mit der Grundleitfähigkeit
des Wassers kommen,
Ja, ich 
aber die ist für praktische Anwendungen
vernachläßigbar klein.
theoretisch schon, praktisch hat die Sache im Zusammenhang mit elektrochemischer Korosion aber einen Haken: Auch die geringe Leitfähigkeit des reinen Wassers führt dazu, daß das unedlere Metall, wenn auch zunächst in geringen Mengen, in Lösung geht. Wenn es sich um einen geschlossenen Wasserkreislauf handelt, reichern sich diese Metallionen und OH--Ionen im Wasser an. Dadurch erhöht sich die Leitfähigkeit des Wassers, wodurch noch mehr Ionen entstehen, was den Prozess zunehmend beschleunigt.
Besonders fatal wirkt sich dieser Effekt aus, wenn an die Metallteilen noch eine Gleichspannung angelegt wird. Dies ist z.B. dann der Fall, wenn Wasser in elektronische Geräte gelangt und diese nicht schnellstens vom Strom bzw. der Batterie/Akku getrennt werden. Wegen der rel. geringen Leitfähigkeit des Wassers können die Geräte u.U. noch eine ganze Weile funktionieren. Das im Gerät verbliebene Wasser reichert sich aber immer mehr mit Ionen an und bald sind die Leiterbahnen zerstört und es finden sich nur noch viele blau-grüne und weisse Krümel im Gerät.
Erst wenn Wasser durch Ionen zu einem
Leiter 2. Ordnung gemacht wurde, kann ein nennenswerter Strom
flließen.
Bei dest. Wasser wäre das dann nur eine Frage der Zeit.
Jörg
Hallo durcheinander,
du brauchst nicht unbedingt ein elektroloyt für galvanische Zelle. Der Grund ist, das die Verschiebungsflußdichte auch im Vakuum in einem elektrischen Feld besteht. (D=epsilon null*E) durch ein eingebrachtes Dielektrikum ergänzt sich die elektrische Feldkonstante epsilon null mit derm Faktor der relativen Dielektizitätszahl epsilon „err“, welche bei gut destilliertem Wasser schon über 80 beträgt. Ob das Wasser nun leitend ist oder nicht, spielt dabei eine untergeordnete Rolle.
Frank
Hy Flox,
Alu bildet sehr schnell Aluoxid mit der Luft. Bauteile sind meistens eloxiert, künstlich mit einer Aluoxidschicht überzogen. Das bedeutet inert zur Umgebung. Um auf Nummer sicher zu gehen solltest Du Deinem dest. oder entionisiertem Wasser 10 vol.% Glycol (AUTOFROSTSCHUTZ) zugeben. Das hat korrosionshemmende Eigenschaften. Das Redoxpotential ist aber auch eine Funktion des Weges, also je weiter die Elektroden voneinander entfernt sind desto weniger Spannung wird aufgebaut. Auf keinen Fall Stadtwasser, da Algenbildung !!! JA auch auf Cu!!!
Wenn Du mehr wissen möchtest frag ruhig.
Alles Gute
olli
Hi Olli,
also das mit der Alu-Oxid-Schicht habe ich verstanden. Dann habe ich ja aber doch, als ich den Wärmetauscher noch nicht angeschlossen hatte und das Aluminium mit der Luft in Kontakt war, eine Alu-Oxid-Schutzschicht in den Röhrchen des Wärmetauschers gehabt.
Kann derartig inertisiertes Aluminium dann überhaupt als Elektrode eines galvanischen Elements funktionieren? Im Gegensatz zu z.B. Zink, wo die Zink-Ionen „nur“ den Gitterverbund verlassen müssen, sind die Alu-Atome, die mit dem Wasser in Kontakt kommen doch chemisch an den Sauerstoff gebunden. Können die überhaupt in Lösung gehen und somit das Material korrodieren?
Und wenn ich schonmal am fragen bin:
Worauf beruht denn die korrosionshemmenden Eigenschaften von Glykol? Die leitenden Ionen sind ja immer noch in der Flüssigkeit vorhanden…
Danke und viele Grüße,
Flox
Hi Olli,
Hallo Flox,
gerade noch auf der Wiese zum Sonnen nach der Arbeit gewesen…
also das mit der Alu-Oxid-Schicht habe ich verstanden. Dann
habe ich ja aber doch, als ich den Wärmetauscher noch nicht
angeschlossen hatte und das Aluminium mit der Luft in Kontakt
war, eine Alu-Oxid-Schutzschicht in den Röhrchen des
Wärmetauschers gehabt.
Genau… und die ist auch nicht so einfach zu entfernen. Eloxalschichten sind recht hart. Entfernen kann man sie mit 50 g/l NaOH Lösung, T=50°C. Wenn Gas entweicht (vom Alu nicht vom Operator) dann ist die Oxidschicht weg.
Kann derartig inertisiertes Aluminium dann überhaupt als
Elektrode eines galvanischen Elements funktionieren? Im
Gegensatz zu z.B. Zink, wo die Zink-Ionen „nur“ den
Gitterverbund verlassen müssen, sind die Alu-Atome, die mit
dem Wasser in Kontakt kommen doch chemisch an den Sauerstoff
gebunden. Können die überhaupt in Lösung gehen und somit das
Material korrodieren?
Vollkommen richtig die Schutzwirkung erkannt!!!
Und wenn ich schonmal am fragen bin:
Worauf beruht denn die korrosionshemmenden Eigenschaften von
Glykol? Die leitenden Ionen sind ja immer noch in der
Flüssigkeit vorhanden…
Wie gesagt. Nimm VE-Wasser ohne jegliche Ionen, wie genau das Glycol nun wirkt weiss ich auch nicht. Aber das es wirkt!!!
Man könnte auch die Kühler innen chemisch Verzinnen um das Potentialgefälle zu mindern, aber warte einfach bis November…
Mehr darf ich leider nicht sagen, sorry…aber schau mal auf meine VIKA.
Danke und viele Grüße,
Flox
Hi Olli,
jetzt dann doch noch eine Frage:
Mit „meiner“ Alu-Oxid-Schicht ist der Wärmetauscher jetzt prinzipiell geschützt.
Wie schaut das mit der Haltbarkeit dieser Alu-Oxid-Schicht auf dem „reinen“ Aluminium aus? Kann sowas „weggespült“ werden?
Ciao und viele Grüße,
Flox
Hi Olli,
Guten Abend Flox,
jetzt dann doch noch eine Frage:
ja sehr gerne…
Mit „meiner“ Alu-Oxid-Schicht ist der Wärmetauscher jetzt
prinzipiell geschützt.
Richtig jede Eloxalschicht ist 100% dicht. Für technische Geräte bleibt sie transparent, aber für z.B. Fahrrad Klickpedale gibt es sie in den unterschiedlichsten Farben. Die Schicht wird zum Schluß in Heißwasser verdichtet.
Wie schaut das mit der Haltbarkeit dieser Alu-Oxid-Schicht auf
dem „reinen“ Aluminium aus? Kann sowas „weggespült“ werden?
Wie gesagt sie ist sehr dicht und hart. Mit roher Gewalt oder aggressiver Chemie schafft man das. Aber im Normalfall braucht man sich nicht zu sorgen. Wasser ist das nicht gefährlich.
Ciao und viele Grüße,
Flox
dito
und Alles GUte
olli