Kinetik des Ladungstransfers und
der geschwindigkeitsbestimmende Schritt

Von Rene Böttcher, Sebastian Mai, Adriana Ispas und Andreas Bund, Technische Universität Ilmenau

Die Kinetik der Auflösung und Abscheidung von Aluminium aus einer ionischen Flüssigkeit der ersten Generation, bestehend aus AlCl3/1-Ethyl-3-Methylimidazoliumchlorid (Molverhältnis 2:1), wurde untersucht. Die elektrochemische Impedanzspektroskopie deutet darauf hin, dass die Doppelschichtkapazität und der Durchtrittswiderstand vom Zustand der Elektrodenoberfläche abhängen. Die Impedanzspektren werden stark vom Stofftransport beeinflusst. Der geschwindigkeitsbestimmende Schritt der Aluminiumabscheidung, bestimmt aus der kathodischen Tafel-Steigung, die aus stromkontrollierten Sprungexperimenten ermittelt wurde, ist entweder ein chemischer Schritt, der den Komplexbildner Chlorid freisetzt, während sich Aluminium in der zweiwertigen Oxidationsstufe befindet (AlCl3− → AlCl2 + Cl–) oder ein Elektronentransfer vom zweiwertigen zum einwertigen Aluminium, der für eine einmalige Gesamtreaktion zweimal ablaufen muss (Al2+ + e− → Al+). Als geschwindigkeitsbestimmender Schritt für die Aluminiumauflösung wurde der Transfer eines Elektrons von elementarem Aluminium in die einwertige Oxidationsstufe gefunden (Al0 → Al+ + e−). Eine lineare Steigung im niedrigen kathodischen Überspannungsbereich der Tafel-Auftragung deutet auf eine Änderung des kathodischen geschwindigkeitsbestimmenden Schritts hin. Die Tafel-Steigung weist auf einen chemischen Schritt hin, der den Komplexbildner Chlorid nach dem letzten Elektronentransfer freisetzt, der für Überspannungen unter 50 mV der
geschwindigke