C4030 Základy elektrochemie

Přírodovědecká fakulta
jaro 2026
Rozsah
2/1. 3 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.
Vyučováno kontaktně
Vyučující
prof. RNDr. Jan Hrbáč, Ph.D. (přednášející)
Garance
prof. RNDr. Jan Hrbáč, Ph.D.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je otevřen studentům libovolného oboru.
Cíle předmětu

Cílem předmětu Základy elektrochemie je poskytnout studentům základní teoretické a formou demonstrace i praktické znalosti z oblasti elektrochemických procesů. Kurz seznamuje s principy přenosu náboje mezi elektrodou a roztokem, s chováním elektrochemických systémů a možnostmi jejich využití v praxi.


Výstupy z učení

Po absolvování předmětu student:

  1. Porozumí základním pojmům a principům elektrochemie, jako jsou redoxní reakce, potenciál elektrody, rovnovážné děje a  procesy doprovázející průchod proudu článkem.

  2. Umí vysvětlit vztah mezi chemickou a elektrickou energií a aplikovat Nernstovu rovnici na výpočet potenciálů elektrod.

  3. Získá přehled o typech elektrochemických článků a jejich fungování – galvanické články, akumulátory, elektrolyzéry a palivové články.

  4. Seznámí se s principy elektrolytické depozice, koroze a pasivace kovů.

  5. Zvládne základní elektrochemické metody  (potenciometrie, konduktometrie, voltametrie).

  6. Porozumí významu elektrochemie v moderních technologiích, např. při výrobě energie, povrchových úpravách, senzorech nebo analytických metodách.

Osnova

1 – Úvod, redox reakce a elektrochemická rovnováha
Význam a rozsah elektrochemie, základní terminologie: elektroda, elektrolyt, iont, proud, redoxní pár, oxidační a redukční procesy, standardní elektrochemické potenciály a elektrochemická řada, elektrochemická rovnováha a spontánnost reakcí.

2 – Potenciál elektrod a Nernstova rovnice
Elektrodové potenciály, typy elektrod (referenční, indikátorové, 1,2,3 druhu, redox apod.), odvození a použití Nernstovy rovnice, aktivity, koncentrace a iontová síla

3 – Elektrochemická termodynamika
Gibbsova volná energie a elektromotorické napětí (EMN), vztah mezi chemickou a elektrickou energií, termodynamický popis elektrochemických článků, závislost napětí na teplotě.

4 – Galvanické články a baterie
Stavba a značení galvanických článků, poloreakce a celkové reakce, primární a sekundární baterie, příklady: Zn–Cu článek, olověná baterie, Li-ion baterie, účinnost, napěťová omezení, degradace.

5 – Elektrolýza
Principy elektrolýzy, Faradayovy zákony, převodová čísla: pohyblivost iontů a koncentrační změny během průchodu proudu. Průmyslové elektrolytické procesy jako elektročištění a galvanické pokovování, elektrolýza vody a výroba vodíku,

6 – Elektrodová dvojvrstva a kinetika přenosu náboje
Struktura a modely elektrodové dvojvrstvy, kapacitní proud, přenos náboje na rozhraní elektroda–elektrolyt, Butler–Volmerova rovnice (kvalitativní pochopení).

7 – Transport hmoty k elektrodě
Difúze, migrace a konvekce, Fickovy zákony, Nernstova vrstva, rotující elektroda

8 – Elektrochemické metody II: Konduktometrie
Elektrická vodivost elektrolytických roztoků, molární vodivost a limitní zákony, konduktometrické titrace, aplikace v senzorech.

9 – Elektrochemické metody I: Potenciometrie
Principy potenciometrického měření, pH a iontově selektivní elektrody, referenční elektrody (Ag/AgCl, kalomelová elektroda), kalibrace a běžné chyby.

10 – Elektrochemické metody III: Voltametrie a amperometrie
Principy voltametrických a amperometrických technik, polarografie, cyklická voltametrie, rozpouštěcí metody, interpretace voltamogramů.

11 – Elektrolytické pokovování, koroze a pasivace
Principy elektrolytického pokovování, nukleace a růst vrstvy, mechanismy koroze (rovnoměrná, galvanická, bodová), pasivace a ochranné strategie.

12 – Elektrochemie v moderních technologiích
Palivové články: PEM, alkalické, SOFC, elektrochemické senzory a biosenzory, systémy ukládání energie, elektrochemie ve zpracování povrchů, nové oblasti: elektrokatalýza, mikro- a nanofabrikace.

Literatura
    doporučená literatura
  • GILEADI, Eliezer. Physical electrochemistry : fundamentals, techniques and applications. Weinheim: Wiley-VCH, 2011, xx, 373. ISBN 9783527319701. info
  • BARD, Allen J. a Larry R. FAULKNER. Electrochemical methods : fundamentals and applications. 2nd ed. New York: John Wiley & Sons, 2001, xxi, 833. ISBN 0471043729. info
  • COMPTON, R. G. a Giles H. W. SANDERS. Electrode potentials. Oxford: Oxford University Press, 1996, 92 s. ISBN 0198556845. info
Výukové metody
přednáška, seminář, demonstrace
Metody hodnocení
Závěrečný test a ústní zkouška.
Další komentáře
Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá každý týden.
  • Statistika zápisu (nejnovější)
  • Permalink: https://is.muni.cz/predmet/sci/jaro2026/C4030