Bipolare Elektrochemie für die Schule

Sie ist wichtig für Brennstoffzellen und (Redoxfluss-)Batterien: die bipolare Elektrochemie. Chemische Sensoren lassen sich mit bipolaren Elektroden funktionalisieren, Materialien kabellos elektrolytisch herstellen. Die fachlichen Hintergründe sind Schüler:innen allerdings schwierig zu vermitteln – Versuche mit einer Graphitmine helfen.

Eine bipolare Elektrode (BPE) ist ein elektrisch leitfähiges Objekt, an dessen äußeren Enden elektrochemische Reaktionen ablaufen, ohne dass ein direkter ohmscher Kontakt vorhanden sein muss.¹⁾

Dabei reicht es, an zwei Treiberelektroden in einer Elektrolytlösung mit eingetauchter BPE eine Spannung anzulegen. Ab einer bestimmten Potenzialdifferenz zwischen BPE und Lösung laufen dann Oxidations- und Reduktionsprozesse ab. Diese Prozesse lassen sich kabellos elektrochemisch erzeugen. Das ermöglicht unter anderem, Materialien elektrolytisch herzustellen und auf ihre Eigenschaften hin zu prüfen.

Durch Recherche fachwissenschaftlicher Literatur zur bipolaren Elektrochemie hat sich das in Abbildung 1 gezeigte Erklärungsmodell für offene bipolare Elektroden herauskristallisiert.

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