¿Importan las dimensiones del cátodo y del ánodo en electroquímica?

Question

Tengo curiosidad por saber si las dimensiones del cátodo y del ánodo son importantes en un proceso electroquímico. Tomemos como ejemplo la electrorrefinación del cobre. Por ejemplo, ¿el cátodo y el ánodo deben tener la misma longitud y estar alineados entre sí o al proceso no le importa?

Desde mi punto de vista, el cátodo no "ve" el ánodo, sólo ve el $\text{Cu}^{2+}$ iones y, por tanto, las dimensiones de los ánodos y su colocación con respecto al cátodo no tienen ningún efecto. Nota, ignoremos el aumento de la resistencia cuando el cátodo y el ánodo se colocan más lejos y otros efectos similares. La esencia de lo que estoy tratando de entender es cómo su colocación/alineación afecta a la ocurrencia de la reacción.

Answer 1

Las dimensiones de sus electrodos no deberían afectar a la tensión de circuito abierto, ya que ésta viene determinada únicamente por la identidad y las concentraciones de las especies redox.

Una vez que la célula está en funcionamiento, las dimensiones puede afectan a la caída de la tensión cuando se toma corriente, lo que se conoce como "sobrepotencial". Si la célula está limitada por su capacidad de transportar iones a la superficie del electrodo, o de transferir carga al electrodo, es probable que la mayor superficie de un electrodo grande dé lugar a una batería más eficiente.

Answer 2

Si se examina la ecuación de Nernst, no hay ninguna indicación de que el cátodo o el ánodo tengan algún efecto. Lo que sí afecta a la corriente es la resistividad de la solución. Cuanto más separados estén los electrodos, más resistencia ofrecerá la solución a la corriente. Si los electrodos se acercan demasiado, puede producirse un cortocircuito.

Además, una corriente elevada entre los electrodos puede agotar los portadores por falta de difusión o repulsión electrostática.

A corrientes más bajas, verá la misma cantidad de corriente para cualquier electrodo con la misma superficie a la misma distancia.

Si los electrodos no están alineados, los electrodos parecen conos cónicos debido a la resistencia creciente desde el punto más cercano a los extremos.