Galvanický článok (tiež elektrochemický článok) je elektrochemická sústava, ktorá môže konať elektrickú prácu na úkor energie systému pri chemických alebo koncentračných zmenách. Je to zariadenie, ktoré samovoľne premieňa chemickú energiu (vyjadrenú Gibbsovou alebo Helmholtzovou energiou) na elektrickú energiu vo forme jednosmerného elektrického prúdu. Galvanický článok sa konštruuje z minimálne dvoch elektród (odtiaľ pochádza ich názov poločlánok). Obe elektródy sú prepojené vonkajším elektrickým obvodom, kde sa koná elektrická práca, a vodičom druhej triedy, ktorý môže prestavovať roztok jedného elektrolytu (v tom prípade sa hovorí o galvanickom článku bez prevodu), resp. sú roztoky elektrolytov v okolí katódy a anódy oddelené (v tom prípade sa hovorí o galvanickom článku s prevodom). Oddelenie roztokov elektrolytov môže byť realizované pórovitou membránou alebo soľným mostíkom. Pórovitá membrána umožňuje vodivé spojenie roztokov elektrolytov, zabraňuje ich nadmernému miešaniu, ale je zároveň príčinou nevratnosti článku. Z toho dôvodu je vhodnejšie použitie soľného mostíka, ktorý potláča vplyv na kvapalinovom rozhraní a nevratné javy sú zanedbateľné, čo umožňuje meranie termodynamických veličín.

Galvanické články sú zdrojmi jednosmerného elektrického prúdu. V článku dochádza ku premene chemickej energie uvoľnenej pri redoxnej reakcii na elektrickú energiu. Galvanické články s dostatočnou energetickou kapacitou môžu byť využité v každodennej praxi. Podľa povahy elektroaktívnych látok, ktoré tvoria galvanický článok a zúčastňujú sa na redoxných reakciách v galvanickom článku, je možné galvanické články deliť na primárne galvanické články, sekundárne galvanické články a palivové články.

Primárne galvanické články sú len na jedno použitie, nie je možné ich nabiť a elektroaktívne látky, ktoré obsahujú, sa ich využívaním spotrebujú a nemožno ich elektrolyticky obnoviť. Primárne články sa dodnes používajú, najpoužívanejším je Leclanchéov článok, nazývaný tiež suchý článok (pretože elektrolyt je stužený napr. škrobom), resp. je nazývaný baterka alebo tužková baterka. Má napätie 1,5 V. Schéma Leclanchéovho článku je:

${\displaystyle \ominus Zn|NH_{4}Cl+ZnCl_{2}|MnO_{2}|C\oplus }$

Anóda je z kovového zinku, má valcovitý tvar a tvorí obal baterky. Zvonka je pokrytá plastom, zvnútra zinkovým amalgámom na zníženie reaktivity kovu. Na anóde dochádza ku oxidácii kovového zinku na zinočnaté katióny:

${\displaystyle Zn(s)\longrightarrow Zn^{2+}+2e^{-}}$

zinočnaté katióny následne reagujú s prítomným chloridom amónnym komplexotvornou reakciou:

${\displaystyle Zn^{2+}+2\ NH_{4}Cl\longrightarrow ^{2+}+2\ Cl^{-}}$

Katódu tvorí grafitová tyčinka a aktívne uhlie na zväčšenie povrchu, ktoré sú inertné a privádzajú elektróny na oxid manganičitý (burel) na tvorby monohydrátu oxidu manganitého:

${\displaystyle 2\ MnO_{2}+2\ e^{-}\longrightarrow Mn_{2}O_{3}\cdot H_{2}O}$

Ako elektrolyt slúži chlorid amónny a chlorid zinočnatý. Elektrolyt je stužený škrobom.

Lítiový článok je príklad primárneho galvanického článku, kde anódu tvorí kovové lítium, katódu tvorí uhlík, v ktorom je pohltený oxid siričitý. Elektrolytom je bromid lítny v acetonitrile. Schéma lítiového článku je:

${\displaystyle \ominus \ Li|LiBr\ v\ MeCN|SO_{2}\ v\ C\ \oplus }$⁴

Ďalšími primárnymi galvanickými článkami s obsahom lítia sú články Li-SO₂Cl₂, resp. Li-MnO₂ alebo Li-CF_x.⁴

Viac v článku Sekundárny elektrochemický článok

Sekundárne galvanické články (tiež nazývané akumulátory) sú galvanické články, ktoré je možné po vybití znova nabiť.² V sekundárnch článkoch musí byť teda článková reakcia vratná reakcia.⁵ Rovnako ako primárne galvanické články, sú aj sekundárne galvanické články zdrojom jednosmeného elektrického prúdu.² Nabíjanie sekundárneho galvanického článku sa realizuje jednosmerným elektrickým prúdom, napätie pripojené na sekundárny galvanický článok počas nabíjania musí byť rovnako orientované a väčšie ako je napätie článku.⁵² Podstatou nabíjania sekundárneho galvanického článku je elektrolýza,⁵ sekundárny galvanický článok sa počas nabíjania správa ako elektrolyzér.⁵

Viac v článku Olovený akumulátor

Olovené akumulátory sú najpoužívanejšie sekundárne galvanické články,² pretože sa používajú v automobiloch na iniciáciu spaľovania paliva v motore. Olovený akumulátor je tvorený katódou z oxidu olovičitého a anódou z kovového olova.² Vodičom druhej triedy je vodný roztok kyseliny sírovej² (20 hm.% až 30 hm.%)⁴. V úroveň nabitia oloveného akumulátora sa dá kontrolovať hustomerom:² plne nabitý olovený akumulátor má hustota elektrolytu je najvyššiu (zvyčajne okolo 1,26 g/ml), vybitý akumulátor má hustotu roztoku elektrolytunižšiu, hustota klesá na hodnoty okolo 1,10 g/ml alebo nižšie.

Na katóde oloveného akumulátora dochádza v priebehu používania (vybíjania) ku redukcii oxidu olovičitého za vzniku olovnatých iónov,² ktoré reagujú následnou reakciou so síranovými aniónmi v roztoku elektrolytu za vzniku málo rozpustného síranu olovnatého, ktorým sa pokrýva katóda v priebehu vybíjania:⁵

${\displaystyle PbO_{2}(s)+4\ H^{+}\ +\ 2\ e^{-}\longrightarrow Pb^{2+}\ (aq)\ +\ 2\ H_{2}O}$²

následná precipitácia:

${\displaystyle Pb^{2+}\ (aq)\ +\ SO_{4}^{2-}\longrightarrow PbSO_{4}(s)}$⁵

Na anóde oloveného akumulátora dochádza v priebehu používania (vybíjania) k oxidácii kovového olova za vzniku olovnatých katiónov,² ktoré reagujú následnou reakciou so síranovými aniónmi v roztoku elektrolytu za vzniku málo rozpustného síranu olovnatého, ktorým sa pokrýva aj anóda v priebehu vybíjania:⁵

${\displaystyle Pb(s)\longrightarrow Pb^{2+}\ (aq)\ +\ 2\ e^{-}}$²

následná precipitácia:

${\displaystyle Pb^{2+}\ (aq)\ +\ SO_{4}^{2-}\longrightarrow PbSO_{4}(s)}$⁵

V dôsledku toho, že sa roztok elektrolytu v priebehu vybíjania ochudobňuje o síranové anióny, dochádza ku poklesu hustoty roztoku elektrolytu, čo vidno na nasledujúcej symproporcionačnej reakcii, ktorá spotrebúva hustú kyselinu sírovú a generuje vodu, resp. opačnú reakciu nabíjania, čo je disproporcionačná reakcia, ktorá spotrebúva vodu a generuje hustú kyselinu sírovú:

${\displaystyle Pb\ +\ PbO_{2}\ +\ 2\ H_{2}SO_{4}\ \rightleftarrows \ 2\ PbSO_{4}\ +\ 2\ H_{2}O}$⁴

Schéma oloveného akumulátora:

${\displaystyle \ominus <!--\; \ominus \; -->Pb|PbS{O}_4}$Zdroj:
Text je dostupný za podmienok Creative Commons Attribution/Share-Alike License 3.0 Unported; prípadne za ďalších podmienok. Podrobnejšie informácie nájdete na stránke Podmienky použitia.

---