Energiequellen der Elektrochemie
Donator-Akzeptor / Redox-Reaktionen-Konzept
Brennstoffzelle
- = Galvanische Zelle, die die Redoxenergie eines kontinuierlich zugeführten Brennstoffes und eines Oxidationsmittels in elektrische Energie transformiert.
- Beispiel: Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle
- Energiewandler, Energie zur Strombildung wird chemisch gebunden mit der Brennstoffzelle geliefert
- typischer Aufbau mit zwei Elektroden und einer dünnen Membran
Prinzip:
- Brennstoff: Wasserstoff
- Wasserstoff wird an der Anode katalytisch oxidiert, Elektronenabgabe + Bildung von Protonen
- Elektronen wandern über Ionen-Austausch-Membran zur Kammer des Sauerstoffes, dem Oxidationsmittel
- Elektronen werden teilweise zu einem Verbaucher abgeleitet und genutzt, danach zur Kathode werden vom Sauerstoff aufgenommen und zu Wasser reduziert.
- Stromzufuhr führt zur Umkehrung und damit zur Wiedererzeugung der galvanischen Zelle
Batterien
- = galvanisches Element, Primärzelle
- gering bis gar nicht wieder aufladbar, umkehrbar
- = Primärzellen, die nach Entladung nicht wieder aufgeladen werden können
- Ursache: Elektrolytlösung voll erschöpft nach einer Zeit, Metall nahezu vollständig aufgelöst
- Normaler Aufbau einer galvanischen Zellen, Elektrolytlösung = Gel, keine flüssigen mehr
- Benennung nach eingesetzen Materialien, Elektroden
Beispiele:
- Alkali-Mangan-Batterie: 1,5 V pro Zelle
- Nickel-Oxyhydroxid-Batterie: 1,5 V
- Lithium-Eisensulfid-Batterie: 1,5 V
Batterien in einem elektrischen Gerät
Akkumulatoren
- = Zellen, die nach Entladung, wieder aufgeladen werden können, durch Zufuhr von elektrischem Strom (Elektronen)
- Elektrische Stromzufuhr bewirkt eine Umkehrung der vorherigen Redoxreaktion und damit eine Wiederherstellung des alten Zustandes -> Galvanische Zelle kann erneut ablaufen -> Lieferung von Strom.
- reversibles Galvanisches Element
Akkumulator für eine Digitalkamera
Beispiele:
- Nickel-Cadmium-Akku
- Blei-Akku
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