Gleichgewichtspotenziale sind fundamental in der Elektrochemie, da sie die Beziehung zwischen chemischen und elektrostatischen Antriebskräften quantifizieren. Bei Zellen mit mehreren mobilen Ladungsträgern im Elektrolyten – einschließlich solcher, die mit elektronischem Leck verbunden sind – ist die Berechnung von Gleichgewichtspotenzialen komplexer als bei Zellen mit nur einem Ladungsträger, was zu inkonsistenten Formulierungen in der Literatur führt. Ziel dieser Arbeit ist es, einen theoretischen Rahmen für das Verständnis und die Berechnung von Gleichgewichtspotenzialen in solchen Zellen bereitzustellen, exemplifiziert durch den Fall von protonischen Keramiken. Die Analyse zeigt, dass reversible Zellpotenziale nicht durch Nernst-Gleichungen, die allein auf der Gasphase basieren, vorhergesagt werden können und stattdessen die Berücksichtigung der thermodynamischen Eigenschaften des Elektrolyten erfordern. Der Einfluss von thermodynamisch nicht im Gleichgewicht befindlichen Inlet-Gasen (wie Mischkraftstoffen) auf die Potenziale in Zellen mit mehreren mobilen Ladungsträgern wird mithilfe der Mischpotentialtheorie untersucht. Schließlich wird zwischen reversiblem und messbarem Zellpotential im offenen Stromkreis unterschieden, veranschaulicht durch BCZYYb-basierte Zellensimulationen. Weiter Analysen zeigen, dass der Potentialunterschied durch Überpotenziale in Elektroden und Membranen verursacht wird. Ein theoretisches Szenario, in dem elektronisches Leck verboten ist, zeigt, dass die bloße Anwesenheit mehrerer mobiler geladener Defekte Unterschiede zwischen messbaren und reversiblen Zellpotenzialen verursacht.
Ehrlich et al. (Mi,) haben diese Frage untersucht.