Galvaaninen kenno

Galvaaninen kenno on kemiallinen systeemi, jossa kemiallista energiaa muuttuu sähköenergiaksi ilman välivaiheita siten, että tätä sähköenergiaa voidaan käyttää työn suorittamiseen.  Galvaaninen kenno on siis jännitelähde, joka tuottaa sähkövirtaa elektrodien pinnalla tapahtuvien hapetus-pelkistysreaktioiden avulla. Tämä kenno on vastakohta elektrolyysikennolle, jossa hapetus-pelkistysreaktiot ovat puolestaan pakotettuja ja systeemissä on kytketty elektrodien välille ulkoinen jännitelähde.
Viereisessä kuvassa on esitetty esimerkki galvaanisesta kennosta. Kennossa on sinkkisauva sinkkisulfaattiliuoksessa ja kuparisauva kuparisulfaattiliuoksessa, kyseessä on klassinen Daniellin kenno. Kennossa olevia kiinteitä metalleja kutsutaan elektrodeiksi. Elektrodit on kytketty toisiinsa sähkönjohtimella. Sitä elektrodia, jolla hapettuminen tapahtuu, kutsutaan anodiksi. Toisella elektrodilla tapahtuu pelkistyminen, ja elektrodi on nimeltään katodi. Kennon virtapiiri suljetaan suolasillalla tai huokoisella levyllä, jonka tehtävänä on estää liuosten mekaaninen sekoittuminen keskenään ja toisaalta sallia ionien pääsy läpi sähkövirran kulkemisen vuoksi. Ionien siirtyminen liuosten välillä on tärkeää sähkökemiallisen tasapainon ylläpitämiseksi eli toisin sanoen nettovarauksen säilymiseksi neutraalina.

Historia

Galvaaninen kenno on nimetty keksijänsä Luigi Galvanin (1737–1798) mukaan. Vuonna 1791 hän toi sammakon jalan hermon kontaktiin sähköstaattisen laitteen kanssa, jolloin hän havaitsi sammakon jalan lihaksissa äkillisen kouristuksen. Myöhemmin Galvani havaitsi, että lihasten nykiminen voitiin saada aikaiseksi myös yksinkertaisemmin tuomalla hermopääte ja jalkaterä kontaktiin metallikaistaleen avulla. Galvani kuitenkin uskoi, että tämän kaltainen vaikutus voitiin tuottaa vain elävien kudosten avulla. Myöhemmin vuonna 1794 italialainen fyysikko Alessandro Volta (1745–1827) sai selville, että samantyyppinen sähköisyys voitiin tuottaa myös elottomien kappaleiden avulla. Vuonna 1800 hän rakensi kuuluisan “Voltan parinsa”, joka koostui monista perättäisistä hopea- ja sinkkilevyistä, jotka oli eroteltu suolaliuoksessa kyllästetyllä kankaan palalla. Galvanin ja erityisesti Voltan koetuloksien ansiosta sähkövirta nousi tärkeään asemaan.

Erot elektrolyysikennoon

Galvaaninen kenno eroaa elektrolyysikennosta muutamalla tavalla. Galvaanisen kennon hapetus-pelkistysreaktio on spontaani, toisin kuin elektrolyysikennossa, jossa se on pakotettu. Elektrolyysikennoon johdetaan siis virtaa ulkopuolelta, jotta reaktio tapahtuisi. Galvaanisen kennon negatiivinen napa on anodi ja positiivinen katodi. Galvaanisessa kennossa ei siis päde PANK-muistisääntö (positiivinen anodi, negatiivinen katodi), toisin kuin elektrolyysikennossa.

Sovellukset

Galvaanisen kennon tärkeitä sovelluksia ovat myös primaariset paristot (ei uudelleen ladattavia) sekä sekundaariset paristot eli akut (uudelleen ladattavat). Sähköenergian tuottamiseen voidaan käyttää polttokennoja, joissa reaktiotuotteita syötetään jatkuvasti systeemiin. Fotogalvaanisissa kennoissa säteily saa aikaan kemiallisen prosessin, joka saa aikaan sähkövirran.
Galvaanisen kennon potentiaaliin perustuvan sähkömotorisen voiman mittauksen sovelluksia ovat mm. pH:n mittaukset, aktiivisuuskertoimien määritys, liukoisuustulot, potentiometrinen titraus.Galvaaninen korroosio on sähkökemiallinen prosessi, jossa toinen metalli syövyttää toisen, kun molemmat metallit ovat sähköisessä kontaktissa samassa elektrolyyttiliuoksessa.