http://bs-wiki.de/mediawiki/api.php?action=feedcontributions&feedformat=atom&user=Dave 2026-04-04T06:07:34Z Benutzerbeiträge MediaWiki 1.29.0 http://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Elektrochemische_Energiespeicher&diff=43152 2009-03-09T08:10:01Z

<p>Dave: /* Der Akkumulator (Umgangssprachlich: Akku) */</p> <hr /> <div>{{navi|Chemie in Umwelt und Technik|Elektrochemische Spannungsreihe}}<br /> <br /> [[Bild:800px-Battery.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|300px]]<br /> <br /> <br /> == Was ist eine Batterie? ==<br /> === Die Primärbatterie ===<br /> <br /> Eine Primärbatterie ist ein elektrochemischer Speicher für Energie. Sie ist auch in der Lage die in ihr gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Daher spricht man auch von einem Wandler (Vgl. [[Chemolumineszenz|Knicklicht]]: Chemische Energie wird in Strahlungsenergie umgewandelt.). Die Primärbatterie kann, im Gegensatz zum Akkumulator nicht wieder aufgeladen werden. Das heißt, dass der chemische Prozess nicht umgekehrt wiederholt werden kann, und es nicht möglich ist elektrische Energie wieder in Form von chemischer Energie in der Primärbatterie zu speichern.<br /> Daher muss eine Batterie nach einmaliger Benutzung entsorgt werden.<br /> <br /> === Der [[Akkumulator]] (Umgangssprachlich: Akku) ===<br /> <br /> Ein Akkumulator ist ein Speicher für Elektrizität und <br /> arbeitet mit mehreren Sekundärzellen, welche ein<br /> wiederaufladen ermöglichen. Das wiederaufladen<br /> geschieht durch sogenannte Kondensatoren, welche<br /> die elektrische Energie ohne chemischen Umweg speichert.<br /> Das Entladen der gespeicherten Energie an einem<br /> Benutzerdefinierten Stromnetz erfolgt nach dem<br /> gleichem Funktionsprinzip wie bei der Primärbatterie. <br /> Da bei der Aufladung von Akkumulatoren Wärme entsteht,<br /> steht nicht die vollständige zum Aufladen verwendete<br /> Energie nach dem Ladezyklus zur Verfügung.<br /> Das Verhältnis der zur Verfügung stehenden, und <br /> der aufgewendeten Energie wird als Ladewirkungsgrad<br /> bezeichnet. Dieser beträgt bei herkömmlichen Akkumulatoren ca. 80%.<br /> <br /> === Vergleich zur [[Brennstoffzelle]] ===<br /> <br /> Die Funktionsweise der Entladung bei Primärbatterien und Akkumulatoren lässt sich zur vereinfachten Veranschaulichung auch mit dem Funktionsprinzip der Brennstoffzelle vergleichen.<br /> Der wichtige Unterschied besteht darin, dass die Brennstoffzelle eine kontinuierliche Zufuhr von elektrochemisch reagierenden Substanzen benötigt.<br /> <br /> == Geschichtliche Entwicklung ==<br /> <br /> Ein Batterieähnliches Gebilde wurde um 1936 von Wilhelm König bei Ausgrabungen in der nähe von Bagdad gefunden. Daher nennt man es im Volksmund auch „Bagdad Batterie“.<br /> Die Entstehungszeit wird ganz grob auf das Jahr Null geschätzt.<br /> Die „Bagdad Batterie“ besteht aus einem 18cm hohen, vasenförmigen Tongefäß, welches bei den Ausgrabungen wahrscheinlich luftdicht verschlossen war. [[Bild:Ironie_pile_Bagdad.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|233px]]Im inneren befindet sich ein Kupferzylinder in dem ein vollständig oxidiertes Eisenstäbchen steckt. Dieses guckt ca. einen cm aus der „Batterie“ heraus und könnte als Kontakt gedient haben. Das herausschauende Ende war vermutlich mit Blei überzogen, jedoch besteht zwischen den Metallen kein leitender Kontakt.<br /> Mehrere Geräte dieser Art hätten <br /> Elektrizität liefern können, was die. <br /> bisherige Annahme, zu <br /> dieser Zeit gab es noch <br /> keinen Strom, untergräbt. <br /> Das eine Gerät ist jedoch<br /> die einzige jemals <br /> gefundene „Batterie“ dieser Art.<br /> Die bewiesene Entwicklung einer<br /> herkömmlichen Batterie fing, wie<br /> so oft, mit einem Zufall an. Der <br /> italienische Arzt Luigi Galvani <br /> entdeckte, dass ein Froschschenkel,<br /> wenn man ihn mit Instrumenten <br /> verschiedener Metallzugehörigkeit<br /> berührt, durch elektrische Impulse <br /> anfängt zu Zucken.<br /> Heutige Batterien wandeln<br /> chemische Energie nach dem<br /> galvanische Prinzip in elektrische Energie um. Daher nennt man eine Batterie auch galvanisches Element. Auf die Funktionsweise wird im nächsten Punkt eingegangen.<br /> Durch die Verbindung des oben genannten galvanischen Elementes mit einem Kondensator wurde der Akkumulator geschaffen, also die wieder aufladbare Batterie.<br /> Heutzutage gibt es nur noch sehr wenig Geräte, welche mit Primärbatterien arbeiten. Im Prinzip werden ausschließlich Akkus verwendet.<br /> <br /> == Aufbau und chemische Funktionsweise ==<br /> [[Bild:Zink-Braunstein-Zelle.png|thumb|Quelle: Wikipedia|350px]]<br /> Der Aufbau einer Batterie (Zink – Kohle Batterie) lässt sich wie folgt beschreiben:<br /> Eine Handelsübliche Zink- Kohle Batterie<br /> besteht im Wesentlichen aus 2 Komponenten.<br /> Einem Zinkbecher der mit einer Salmiaklösung <br /> und Braunstein gefüllt ist und einem Kohlestift, <br /> der in dem Zinkbecher steckt.<br /> Die übliche Spannung einer „frischen“<br /> Batterie dieser Art beträgt 1,5 Volt.<br /> <br /> Die Funktionsweise entspricht dem <br /> galvanischen Prinzip, was bedeutet dass <br /> die chemische Energie, welche in der <br /> Batterie in Form Ionen gespeichert ist,<br /> in elektrische Energie umgewandelt wird.<br /> Die Reaktion geschieht auf Grundlage einer <br /> Redox-Reaktion. Der Zinkbecher, also die <br /> Zinkelektrode gibt Zn ++ Ionen ab und<br /> lädt sich dadurch negativ auf.<br /> Dadurch dass die Zinkelektrode nicht über den <br /> Kohlestift mit dem äußeren Stromkreis verbunden ist,<br /> fließen ihre „überschüssigen“ Elektronen nicht ab und dadurch wird der Austritt weiterer <br /> Zn ++ Ionen verhindert. Durch diese Begebenheit stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein.<br /> Die positiven Zinkionen, welche sich nun im Salmiak (Elektrolyt) befinden, laden den Kohlestab positiv auf und es bildet sich eine Spannung von 1,5 Volt zwischen den Elektroden aus. Wenn der äußere Stromkreis nun geschlossen wird fließen die Elektronen vom Zink über das Gerät (z.B. MP3 Player) zum Kohlestab und ziehen dadurch die positiven Ionen zur Kohleelektrode. Da das oben beschriebene Gleichgewicht nun folglich nicht mehr vorhanden ist, fließen weiterhin Zn++ Ionen in den Salmiak. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden und funktioniert erst dann nicht mehr, wenn der Elektrolyt keine Zn++ Ionen mehr aufnehmen kann.<br /> <br /> Beim Anblick einer stark benutzen Batterie fällt auf, dass der Zinkbecher extrem zerfressen ist, was darauf schließen lässt dass der sich der Zink bei der Ionenabgabe zersetzt.<br /> Eine Galvanische Zelle funktioniert im Allgemeinen ähnlich, jedoch ist der schematische Aufbau wesentlich simpler. Zwei Halbzellen werden durch eine Ionenbrücke, die Elektroden durch einen Draht verbunden und beim eintauchen der jeweiligen Elektrode in ihre Lösung wird der Stromkreis geschlossen.<br /> <br /> == Technische Verwendung ==<br /> <br /> In der Technik finden heutzutage fast ausschließlich Akkumulatoren Verwendung. Nur veraltete Geräte wie z.B. Walkmans sind noch auf Primärbatterien angewiesen.<br /> In technischen Bereichen, wo besonderst leistungsfähige Batterien benötigt werden, wie bei einer Weltraumsonde, wird auf so genannte Atombatterien zurückgegriffen.<br /> Diese funktionieren nicht auf der Basis von Kernspaltung oder Kernfusion, sondern durch dem Zerfall von instabilen Atomen, wie z.B. Plutonium. Der Zerfall des instabilen Atoms verursacht Wärme welche durch einen thermoelektrischen Generator ohne bewegliche Teile in Strom umgewandelt wird.<br /> Dadurch können Raumsonden ohne auf Solarenenergie angewiesen zu sein Jahrzehnte lang im All Informationen sammeln.<br /> <br /> [[Bild:Batterierecycling.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|120px]]<br /> == Entsorgung ==<br /> <br /> Batterien und Akkumulatoren können in Deutschland im Einzelhandel kostenlos zurückgegeben werden. Sie sollten auf keinen Fall mit dem Hausmüll entsorgt werden, da sie potentiell Umwelt schädigende Substanzen enthalten. Außerdem kann durch das Recyceln vermieden werden, dass wertvolle Rohstoffe verloren gehen. Während des Recyclingprozesses werden die Rohstoffe getrennt und mit Hilfe von z.B. Magnesiumoxid reduziert.<br /> <br /> == Übungsaufgabe ==<br /> <br /> Am Pluspol (Kathode) spielt sich folgende Reaktion ab:<br /> <br /> [[Bild:Pluspol_kathode_aufg.PNG]]<br /> <br /> Gleiche die Reaktionsgleichung aus!<br /> <br /> <br /> Am Minuspol (Anode) gibt Zink-elektronen ab.<br /> <br /> [[Bild:Zn_zn2_2e_aufgabe.PNG]]<br /> <br /> Vervollständige die Reaktionsgleichung!<br /> <br /> <br /> <br /> Die Lösungen gibt es [[Elektrochemische_Energiespeicher:_Antworten|hier]].<br /> <br /> == Versuch ==<br /> [[Bild:Wiki-versuch.JPG|thumb|Versuchsaufbau|233px]]<br /> <br /> === Zweck des Versuchs ===<br /> Kann durch die Kombination von einem Apfel mit zwei Elektroden Strom erzeugt werden?<br /> <br /> === Geräte und Hilfsmittel ===<br /> Zwei Äpfel, vier Kabel, einen Strommesser, drei Kupfer- und drei Zinkelektroden<br /> <br /> === Versuchsvorbereitung ===<br /> Zunächst stecken wii die Elektroden in die Äpfel. Hierbei muss beachtet werden, dass die Anzahl von Zinkelektroden welche in einem Apfel stecken immer gleich der Anzahl von Kupferelektoden sein muss.<br /> Außerdem ist es äußerst wichtig das sich die Elektroden innerhalb des Apfel &lt;u&gt;'''nicht'''&lt;/u&gt; berühren.<br /> Jetzt werden die elektroden nach folgendem Muster mit den Kabeln untereinander verbunden:<br /> <br /> Strommesser -<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> - Strommesser<br /> <br /> === Versuchsbeobachtung===<br /> Beim schließen der Stromkreises sieht man auf dem Strommesser, dass ein Gleichstrom von ca. 2V fließt.<br /> <br /> === Auswertung ===<br /> siehe voriger Artikel: Funktionsweise<br /> <br /> == Weblinks ==<br /> * [http://www.google.de/search?hl=de&amp;q=&amp;meta=| Batterie als Google-Suchbegriff]<br /> * [http://de.wikipedia.org/wiki/Batterie| Batterie in der Wikipedia]<br /> * [http://de.wikipedia.org/wiki/Bagdad-Batterie| &quot;Bagdad-Batterie&quot; in der Wikipedia]<br /> <br /> [[Kategorie:Chemie]]</div>

Dave http://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Elektrochemische_Energiespeicher&diff=43146 2009-03-09T08:08:15Z

<p>Dave: /* Vergleich zur Brennstoffzelle */</p> <hr /> <div>{{navi|Chemie in Umwelt und Technik|Elektrochemische Spannungsreihe}}<br /> <br /> [[Bild:800px-Battery.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|300px]]<br /> <br /> <br /> == Was ist eine Batterie? ==<br /> === Die Primärbatterie ===<br /> <br /> Eine Primärbatterie ist ein elektrochemischer Speicher für Energie. Sie ist auch in der Lage die in ihr gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Daher spricht man auch von einem Wandler (Vgl. [[Chemolumineszenz|Knicklicht]]: Chemische Energie wird in Strahlungsenergie umgewandelt.). Die Primärbatterie kann, im Gegensatz zum Akkumulator nicht wieder aufgeladen werden. Das heißt, dass der chemische Prozess nicht umgekehrt wiederholt werden kann, und es nicht möglich ist elektrische Energie wieder in Form von chemischer Energie in der Primärbatterie zu speichern.<br /> Daher muss eine Batterie nach einmaliger Benutzung entsorgt werden.<br /> <br /> === Der Akkumulator (Umgangssprachlich: Akku) ===<br /> <br /> Ein Akkumulator ist ein Speicher für Elektrizität und <br /> arbeitet mit mehreren Sekundärzellen, welche ein<br /> wiederaufladen ermöglichen. Das wiederaufladen<br /> geschieht durch sogenannte Kondensatoren, welche<br /> die elektrische Energie ohne chemischen Umweg speichert.<br /> Das Entladen der gespeicherten Energie an einem<br /> Benutzerdefinierten Stromnetz erfolgt nach dem<br /> gleichem Funktionsprinzip wie bei der Primärbatterie. <br /> Da bei der Aufladung von Akkumulatoren Wärme entsteht,<br /> steht nicht die vollständige zum Aufladen verwendete<br /> Energie nach dem Ladezyklus zur Verfügung.<br /> Das Verhältnis der zur Verfügung stehenden, und <br /> der aufgewendeten Energie wird als Ladewirkungsgrad<br /> bezeichnet. Dieser beträgt bei herkömmlichen Akkumulatoren ca. 80%.<br /> <br /> === Vergleich zur [[Brennstoffzelle]] ===<br /> <br /> Die Funktionsweise der Entladung bei Primärbatterien und Akkumulatoren lässt sich zur vereinfachten Veranschaulichung auch mit dem Funktionsprinzip der Brennstoffzelle vergleichen.<br /> Der wichtige Unterschied besteht darin, dass die Brennstoffzelle eine kontinuierliche Zufuhr von elektrochemisch reagierenden Substanzen benötigt.<br /> <br /> == Geschichtliche Entwicklung ==<br /> <br /> Ein Batterieähnliches Gebilde wurde um 1936 von Wilhelm König bei Ausgrabungen in der nähe von Bagdad gefunden. Daher nennt man es im Volksmund auch „Bagdad Batterie“.<br /> Die Entstehungszeit wird ganz grob auf das Jahr Null geschätzt.<br /> Die „Bagdad Batterie“ besteht aus einem 18cm hohen, vasenförmigen Tongefäß, welches bei den Ausgrabungen wahrscheinlich luftdicht verschlossen war. [[Bild:Ironie_pile_Bagdad.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|233px]]Im inneren befindet sich ein Kupferzylinder in dem ein vollständig oxidiertes Eisenstäbchen steckt. Dieses guckt ca. einen cm aus der „Batterie“ heraus und könnte als Kontakt gedient haben. Das herausschauende Ende war vermutlich mit Blei überzogen, jedoch besteht zwischen den Metallen kein leitender Kontakt.<br /> Mehrere Geräte dieser Art hätten <br /> Elektrizität liefern können, was die. <br /> bisherige Annahme, zu <br /> dieser Zeit gab es noch <br /> keinen Strom, untergräbt. <br /> Das eine Gerät ist jedoch<br /> die einzige jemals <br /> gefundene „Batterie“ dieser Art.<br /> Die bewiesene Entwicklung einer<br /> herkömmlichen Batterie fing, wie<br /> so oft, mit einem Zufall an. Der <br /> italienische Arzt Luigi Galvani <br /> entdeckte, dass ein Froschschenkel,<br /> wenn man ihn mit Instrumenten <br /> verschiedener Metallzugehörigkeit<br /> berührt, durch elektrische Impulse <br /> anfängt zu Zucken.<br /> Heutige Batterien wandeln<br /> chemische Energie nach dem<br /> galvanische Prinzip in elektrische Energie um. Daher nennt man eine Batterie auch galvanisches Element. Auf die Funktionsweise wird im nächsten Punkt eingegangen.<br /> Durch die Verbindung des oben genannten galvanischen Elementes mit einem Kondensator wurde der Akkumulator geschaffen, also die wieder aufladbare Batterie.<br /> Heutzutage gibt es nur noch sehr wenig Geräte, welche mit Primärbatterien arbeiten. Im Prinzip werden ausschließlich Akkus verwendet.<br /> <br /> == Aufbau und chemische Funktionsweise ==<br /> [[Bild:Zink-Braunstein-Zelle.png|thumb|Quelle: Wikipedia|350px]]<br /> Der Aufbau einer Batterie (Zink – Kohle Batterie) lässt sich wie folgt beschreiben:<br /> Eine Handelsübliche Zink- Kohle Batterie<br /> besteht im Wesentlichen aus 2 Komponenten.<br /> Einem Zinkbecher der mit einer Salmiaklösung <br /> und Braunstein gefüllt ist und einem Kohlestift, <br /> der in dem Zinkbecher steckt.<br /> Die übliche Spannung einer „frischen“<br /> Batterie dieser Art beträgt 1,5 Volt.<br /> <br /> Die Funktionsweise entspricht dem <br /> galvanischen Prinzip, was bedeutet dass <br /> die chemische Energie, welche in der <br /> Batterie in Form Ionen gespeichert ist,<br /> in elektrische Energie umgewandelt wird.<br /> Die Reaktion geschieht auf Grundlage einer <br /> Redox-Reaktion. Der Zinkbecher, also die <br /> Zinkelektrode gibt Zn ++ Ionen ab und<br /> lädt sich dadurch negativ auf.<br /> Dadurch dass die Zinkelektrode nicht über den <br /> Kohlestift mit dem äußeren Stromkreis verbunden ist,<br /> fließen ihre „überschüssigen“ Elektronen nicht ab und dadurch wird der Austritt weiterer <br /> Zn ++ Ionen verhindert. Durch diese Begebenheit stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein.<br /> Die positiven Zinkionen, welche sich nun im Salmiak (Elektrolyt) befinden, laden den Kohlestab positiv auf und es bildet sich eine Spannung von 1,5 Volt zwischen den Elektroden aus. Wenn der äußere Stromkreis nun geschlossen wird fließen die Elektronen vom Zink über das Gerät (z.B. MP3 Player) zum Kohlestab und ziehen dadurch die positiven Ionen zur Kohleelektrode. Da das oben beschriebene Gleichgewicht nun folglich nicht mehr vorhanden ist, fließen weiterhin Zn++ Ionen in den Salmiak. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden und funktioniert erst dann nicht mehr, wenn der Elektrolyt keine Zn++ Ionen mehr aufnehmen kann.<br /> <br /> Beim Anblick einer stark benutzen Batterie fällt auf, dass der Zinkbecher extrem zerfressen ist, was darauf schließen lässt dass der sich der Zink bei der Ionenabgabe zersetzt.<br /> Eine Galvanische Zelle funktioniert im Allgemeinen ähnlich, jedoch ist der schematische Aufbau wesentlich simpler. Zwei Halbzellen werden durch eine Ionenbrücke, die Elektroden durch einen Draht verbunden und beim eintauchen der jeweiligen Elektrode in ihre Lösung wird der Stromkreis geschlossen.<br /> <br /> == Technische Verwendung ==<br /> <br /> In der Technik finden heutzutage fast ausschließlich Akkumulatoren Verwendung. Nur veraltete Geräte wie z.B. Walkmans sind noch auf Primärbatterien angewiesen.<br /> In technischen Bereichen, wo besonderst leistungsfähige Batterien benötigt werden, wie bei einer Weltraumsonde, wird auf so genannte Atombatterien zurückgegriffen.<br /> Diese funktionieren nicht auf der Basis von Kernspaltung oder Kernfusion, sondern durch dem Zerfall von instabilen Atomen, wie z.B. Plutonium. Der Zerfall des instabilen Atoms verursacht Wärme welche durch einen thermoelektrischen Generator ohne bewegliche Teile in Strom umgewandelt wird.<br /> Dadurch können Raumsonden ohne auf Solarenenergie angewiesen zu sein Jahrzehnte lang im All Informationen sammeln.<br /> <br /> [[Bild:Batterierecycling.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|120px]]<br /> == Entsorgung ==<br /> <br /> Batterien und Akkumulatoren können in Deutschland im Einzelhandel kostenlos zurückgegeben werden. Sie sollten auf keinen Fall mit dem Hausmüll entsorgt werden, da sie potentiell Umwelt schädigende Substanzen enthalten. Außerdem kann durch das Recyceln vermieden werden, dass wertvolle Rohstoffe verloren gehen. Während des Recyclingprozesses werden die Rohstoffe getrennt und mit Hilfe von z.B. Magnesiumoxid reduziert.<br /> <br /> == Übungsaufgabe ==<br /> <br /> Am Pluspol (Kathode) spielt sich folgende Reaktion ab:<br /> <br /> [[Bild:Pluspol_kathode_aufg.PNG]]<br /> <br /> Gleiche die Reaktionsgleichung aus!<br /> <br /> <br /> Am Minuspol (Anode) gibt Zink-elektronen ab.<br /> <br /> [[Bild:Zn_zn2_2e_aufgabe.PNG]]<br /> <br /> Vervollständige die Reaktionsgleichung!<br /> <br /> <br /> <br /> Die Lösungen gibt es [[Elektrochemische_Energiespeicher:_Antworten|hier]].<br /> <br /> == Versuch ==<br /> [[Bild:Wiki-versuch.JPG|thumb|Versuchsaufbau|233px]]<br /> <br /> === Zweck des Versuchs ===<br /> Kann durch die Kombination von einem Apfel mit zwei Elektroden Strom erzeugt werden?<br /> <br /> === Geräte und Hilfsmittel ===<br /> Zwei Äpfel, vier Kabel, einen Strommesser, drei Kupfer- und drei Zinkelektroden<br /> <br /> === Versuchsvorbereitung ===<br /> Zunächst stecken wii die Elektroden in die Äpfel. Hierbei muss beachtet werden, dass die Anzahl von Zinkelektroden welche in einem Apfel stecken immer gleich der Anzahl von Kupferelektoden sein muss.<br /> Außerdem ist es äußerst wichtig das sich die Elektroden innerhalb des Apfel &lt;u&gt;'''nicht'''&lt;/u&gt; berühren.<br /> Jetzt werden die elektroden nach folgendem Muster mit den Kabeln untereinander verbunden:<br /> <br /> Strommesser -<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> - Strommesser<br /> <br /> === Versuchsbeobachtung===<br /> Beim schließen der Stromkreises sieht man auf dem Strommesser, dass ein Gleichstrom von ca. 2V fließt.<br /> <br /> === Auswertung ===<br /> siehe voriger Artikel: Funktionsweise<br /> <br /> == Weblinks ==<br /> * [http://www.google.de/search?hl=de&amp;q=&amp;meta=| Batterie als Google-Suchbegriff]<br /> * [http://de.wikipedia.org/wiki/Batterie| Batterie in der Wikipedia]<br /> * [http://de.wikipedia.org/wiki/Bagdad-Batterie| &quot;Bagdad-Batterie&quot; in der Wikipedia]<br /> <br /> [[Kategorie:Chemie]]</div>

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<p>Dave: </p> <hr /> <div>Quelle: Wikipedia<br /> <br /> Quell-link:<br /> &lt;nowiki&gt;http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Batterierecycling.jpg&amp;filetimestamp=20060731191722&lt;/nowiki&gt;</div>

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<p>Dave: /* Entsorgung */</p> <hr /> <div>{{navi|Chemie in Umwelt und Technik|Elektrochemische Spannungsreihe}}<br /> <br /> [[Bild:800px-Battery.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|300px]]<br /> <br /> <br /> == Was ist eine Batterie? ==<br /> === Die Primärbatterie ===<br /> <br /> Eine Primärbatterie ist ein elektrochemischer Speicher für Energie. Sie ist auch in der Lage die in ihr gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Daher spricht man auch von einem Wandler (Vgl. [[Chemolumineszenz|Knicklicht]]: Chemische Energie wird in Strahlungsenergie umgewandelt.). Die Primärbatterie kann, im Gegensatz zum Akkumulator nicht wieder aufgeladen werden. Das heißt, dass der chemische Prozess nicht umgekehrt wiederholt werden kann, und es nicht möglich ist elektrische Energie wieder in Form von chemischer Energie in der Primärbatterie zu speichern.<br /> Daher muss eine Batterie nach einmaliger Benutzung entsorgt werden.<br /> <br /> === Der Akkumulator (Umgangssprachlich: Akku) ===<br /> <br /> Ein Akkumulator ist ein Speicher für Elektrizität und <br /> arbeitet mit mehreren Sekundärzellen, welche ein<br /> wiederaufladen ermöglichen. Das wiederaufladen<br /> geschieht durch sogenannte Kondensatoren, welche<br /> die elektrische Energie ohne chemischen Umweg speichert.<br /> Das Entladen der gespeicherten Energie an einem<br /> Benutzerdefinierten Stromnetz erfolgt nach dem<br /> gleichem Funktionsprinzip wie bei der Primärbatterie. <br /> Da bei der Aufladung von Akkumulatoren Wärme entsteht,<br /> steht nicht die vollständige zum Aufladen verwendete<br /> Energie nach dem Ladezyklus zur Verfügung.<br /> Das Verhältnis der zur Verfügung stehenden, und <br /> der aufgewendeten Energie wird als Ladewirkungsgrad<br /> bezeichnet. Dieser beträgt bei herkömmlichen Akkumulatoren ca. 80%.<br /> <br /> === Vergleich zur [[Brennstoffzelle]] ===<br /> <br /> Die Funktionsweise der Entladung bei Primärbatterien und Akkumulatoren lässt sich zur vereinfachten Veranschaulichung auch mit dem Funktionsprinzip der [[Brennstoffzelle]] vergleichen.<br /> Der wichtige Unterschied besteht darin, dass die [[Brennstoffzelle]] eine kontinuierliche Zufuhr von elektrochemisch reagierenden Substanzen benötigt.<br /> <br /> == Geschichtliche Entwicklung ==<br /> <br /> Ein Batterieähnliches Gebilde wurde um 1936 von Wilhelm König bei Ausgrabungen in der nähe von Bagdad gefunden. Daher nennt man es im Volksmund auch „Bagdad Batterie“.<br /> Die Entstehungszeit wird ganz grob auf das Jahr Null geschätzt.<br /> Die „Bagdad Batterie“ besteht aus einem 18cm hohen, vasenförmigen Tongefäß, welches bei den Ausgrabungen wahrscheinlich luftdicht verschlossen war. [[Bild:Ironie_pile_Bagdad.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|233px]]Im inneren befindet sich ein Kupferzylinder in dem ein vollständig oxidiertes Eisenstäbchen steckt. Dieses guckt ca. einen cm aus der „Batterie“ heraus und könnte als Kontakt gedient haben. Das herausschauende Ende war vermutlich mit Blei überzogen, jedoch besteht zwischen den Metallen kein leitender Kontakt.<br /> Mehrere Geräte dieser Art hätten <br /> Elektrizität liefern können, was die. <br /> bisherige Annahme, zu <br /> dieser Zeit gab es noch <br /> keinen Strom, untergräbt. <br /> Das eine Gerät ist jedoch<br /> die einzige jemals <br /> gefundene „Batterie“ dieser Art.<br /> Die bewiesene Entwicklung einer<br /> herkömmlichen Batterie fing, wie<br /> so oft, mit einem Zufall an. Der <br /> italienische Arzt Luigi Galvani <br /> entdeckte, dass ein Froschschenkel,<br /> wenn man ihn mit Instrumenten <br /> verschiedener Metallzugehörigkeit<br /> berührt, durch elektrische Impulse <br /> anfängt zu Zucken.<br /> Heutige Batterien wandeln<br /> chemische Energie nach dem<br /> galvanische Prinzip in elektrische Energie um. Daher nennt man eine Batterie auch galvanisches Element. Auf die Funktionsweise wird im nächsten Punkt eingegangen.<br /> Durch die Verbindung des oben genannten galvanischen Elementes mit einem Kondensator wurde der Akkumulator geschaffen, also die wieder aufladbare Batterie.<br /> Heutzutage gibt es nur noch sehr wenig Geräte, welche mit Primärbatterien arbeiten. Im Prinzip werden ausschließlich Akkus verwendet.<br /> <br /> == Aufbau und chemische Funktionsweise ==<br /> [[Bild:Zink-Braunstein-Zelle.png|thumb|Quelle: Wikipedia|350px]]<br /> Der Aufbau einer Batterie (Zink – Kohle Batterie) lässt sich wie folgt beschreiben:<br /> Eine Handelsübliche Zink- Kohle Batterie<br /> besteht im Wesentlichen aus 2 Komponenten.<br /> Einem Zinkbecher der mit einer Salmiaklösung <br /> und Braunstein gefüllt ist und einem Kohlestift, <br /> der in dem Zinkbecher steckt.<br /> Die übliche Spannung einer „frischen“<br /> Batterie dieser Art beträgt 1,5 Volt.<br /> <br /> Die Funktionsweise entspricht dem <br /> galvanischen Prinzip, was bedeutet dass <br /> die chemische Energie, welche in der <br /> Batterie in Form Ionen gespeichert ist,<br /> in elektrische Energie umgewandelt wird.<br /> Die Reaktion geschieht auf Grundlage einer <br /> Redox-Reaktion. Der Zinkbecher, also die <br /> Zinkelektrode gibt Zn ++ Ionen ab und<br /> lädt sich dadurch negativ auf.<br /> Dadurch dass die Zinkelektrode nicht über den <br /> Kohlestift mit dem äußeren Stromkreis verbunden ist,<br /> fließen ihre „überschüssigen“ Elektronen nicht ab und dadurch wird der Austritt weiterer <br /> Zn ++ Ionen verhindert. Durch diese Begebenheit stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein.<br /> Die positiven Zinkionen, welche sich nun im Salmiak (Elektrolyt) befinden, laden den Kohlestab positiv auf und es bildet sich eine Spannung von 1,5 Volt zwischen den Elektroden aus. Wenn der äußere Stromkreis nun geschlossen wird fließen die Elektronen vom Zink über das Gerät (z.B. MP3 Player) zum Kohlestab und ziehen dadurch die positiven Ionen zur Kohleelektrode. Da das oben beschriebene Gleichgewicht nun folglich nicht mehr vorhanden ist, fließen weiterhin Zn++ Ionen in den Salmiak. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden und funktioniert erst dann nicht mehr, wenn der Elektrolyt keine Zn++ Ionen mehr aufnehmen kann.<br /> <br /> Beim Anblick einer stark benutzen Batterie fällt auf, dass der Zinkbecher extrem zerfressen ist, was darauf schließen lässt dass der sich der Zink bei der Ionenabgabe zersetzt.<br /> Eine Galvanische Zelle funktioniert im Allgemeinen ähnlich, jedoch ist der schematische Aufbau wesentlich simpler. Zwei Halbzellen werden durch eine Ionenbrücke, die Elektroden durch einen Draht verbunden und beim eintauchen der jeweiligen Elektrode in ihre Lösung wird der Stromkreis geschlossen.<br /> <br /> == Technische Verwendung ==<br /> <br /> In der Technik finden heutzutage fast ausschließlich Akkumulatoren Verwendung. Nur veraltete Geräte wie z.B. Walkmans sind noch auf Primärbatterien angewiesen.<br /> In technischen Bereichen, wo besonderst leistungsfähige Batterien benötigt werden, wie bei einer Weltraumsonde, wird auf so genannte Atombatterien zurückgegriffen.<br /> Diese funktionieren nicht auf der Basis von Kernspaltung oder Kernfusion, sondern durch dem Zerfall von instabilen Atomen, wie z.B. Plutonium. Der Zerfall des instabilen Atoms verursacht Wärme welche durch einen thermoelektrischen Generator ohne bewegliche Teile in Strom umgewandelt wird.<br /> Dadurch können Raumsonden ohne auf Solarenenergie angewiesen zu sein Jahrzehnte lang im All Informationen sammeln.<br /> <br /> [[Bild:Batterierecycling.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|120px]]<br /> == Entsorgung ==<br /> <br /> Batterien und Akkumulatoren können in Deutschland im Einzelhandel kostenlos zurückgegeben werden. Sie sollten auf keinen Fall mit dem Hausmüll entsorgt werden, da sie potentiell Umwelt schädigende Substanzen enthalten. Außerdem kann durch das Recyceln vermieden werden, dass wertvolle Rohstoffe verloren gehen. Während des Recyclingprozesses werden die Rohstoffe getrennt und mit Hilfe von z.B. Magnesiumoxid reduziert.<br /> <br /> == Übungsaufgabe ==<br /> <br /> Am Pluspol (Kathode) spielt sich folgende Reaktion ab:<br /> <br /> [[Bild:Pluspol_kathode_aufg.PNG]]<br /> <br /> Gleiche die Reaktionsgleichung aus!<br /> <br /> <br /> Am Minuspol (Anode) gibt Zink-elektronen ab.<br /> <br /> [[Bild:Zn_zn2_2e_aufgabe.PNG]]<br /> <br /> Vervollständige die Reaktionsgleichung!<br /> <br /> <br /> <br /> Die Lösungen gibt es [[Elektrochemische_Energiespeicher:_Antworten|hier]].<br /> <br /> == Versuch ==<br /> [[Bild:Wiki-versuch.JPG|thumb|Versuchsaufbau|233px]]<br /> <br /> === Zweck des Versuchs ===<br /> Kann durch die Kombination von einem Apfel mit zwei Elektroden Strom erzeugt werden?<br /> <br /> === Geräte und Hilfsmittel ===<br /> Zwei Äpfel, vier Kabel, einen Strommesser, drei Kupfer- und drei Zinkelektroden<br /> <br /> === Versuchsvorbereitung ===<br /> Zunächst stecken wii die Elektroden in die Äpfel. Hierbei muss beachtet werden, dass die Anzahl von Zinkelektroden welche in einem Apfel stecken immer gleich der Anzahl von Kupferelektoden sein muss.<br /> Außerdem ist es äußerst wichtig das sich die Elektroden innerhalb des Apfel &lt;u&gt;'''nicht'''&lt;/u&gt; berühren.<br /> Jetzt werden die elektroden nach folgendem Muster mit den Kabeln untereinander verbunden:<br /> <br /> Strommesser -<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> - Strommesser<br /> <br /> === Versuchsbeobachtung===<br /> Beim schließen der Stromkreises sieht man auf dem Strommesser, dass ein Gleichstrom von ca. 2V fließt.<br /> <br /> === Auswertung ===<br /> siehe voriger Artikel: Funktionsweise<br /> <br /> == Weblinks ==<br /> * [http://www.google.de/search?hl=de&amp;q=&amp;meta=| Batterie als Google-Suchbegriff]<br /> * [http://de.wikipedia.org/wiki/Batterie| Batterie in der Wikipedia]<br /> * [http://de.wikipedia.org/wiki/Bagdad-Batterie| &quot;Bagdad-Batterie&quot; in der Wikipedia]<br /> <br /> [[Kategorie:Chemie]]</div>

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<p>Dave: /* Weblinks */</p> <hr /> <div>{{navi|Chemie in Umwelt und Technik|Elektrochemische Spannungsreihe}}<br /> <br /> [[Bild:800px-Battery.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|300px]]<br /> <br /> <br /> == Was ist eine Batterie? ==<br /> === Die Primärbatterie ===<br /> <br /> Eine Primärbatterie ist ein elektrochemischer Speicher für Energie. Sie ist auch in der Lage die in ihr gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Daher spricht man auch von einem Wandler (Vgl. [[Chemolumineszenz|Knicklicht]]: Chemische Energie wird in Strahlungsenergie umgewandelt.). Die Primärbatterie kann, im Gegensatz zum Akkumulator nicht wieder aufgeladen werden. Das heißt, dass der chemische Prozess nicht umgekehrt wiederholt werden kann, und es nicht möglich ist elektrische Energie wieder in Form von chemischer Energie in der Primärbatterie zu speichern.<br /> Daher muss eine Batterie nach einmaliger Benutzung entsorgt werden.<br /> <br /> === Der Akkumulator (Umgangssprachlich: Akku) ===<br /> <br /> Ein Akkumulator ist ein Speicher für Elektrizität und <br /> arbeitet mit mehreren Sekundärzellen, welche ein<br /> wiederaufladen ermöglichen. Das wiederaufladen<br /> geschieht durch sogenannte Kondensatoren, welche<br /> die elektrische Energie ohne chemischen Umweg speichert.<br /> Das Entladen der gespeicherten Energie an einem<br /> Benutzerdefinierten Stromnetz erfolgt nach dem<br /> gleichem Funktionsprinzip wie bei der Primärbatterie. <br /> Da bei der Aufladung von Akkumulatoren Wärme entsteht,<br /> steht nicht die vollständige zum Aufladen verwendete<br /> Energie nach dem Ladezyklus zur Verfügung.<br /> Das Verhältnis der zur Verfügung stehenden, und <br /> der aufgewendeten Energie wird als Ladewirkungsgrad<br /> bezeichnet. Dieser beträgt bei herkömmlichen Akkumulatoren ca. 80%.<br /> <br /> === Vergleich zur [[Brennstoffzelle]] ===<br /> <br /> Die Funktionsweise der Entladung bei Primärbatterien und Akkumulatoren lässt sich zur vereinfachten Veranschaulichung auch mit dem Funktionsprinzip der [[Brennstoffzelle]] vergleichen.<br /> Der wichtige Unterschied besteht darin, dass die [[Brennstoffzelle]] eine kontinuierliche Zufuhr von elektrochemisch reagierenden Substanzen benötigt.<br /> <br /> == Geschichtliche Entwicklung ==<br /> <br /> Ein Batterieähnliches Gebilde wurde um 1936 von Wilhelm König bei Ausgrabungen in der nähe von Bagdad gefunden. Daher nennt man es im Volksmund auch „Bagdad Batterie“.<br /> Die Entstehungszeit wird ganz grob auf das Jahr Null geschätzt.<br /> Die „Bagdad Batterie“ besteht aus einem 18cm hohen, vasenförmigen Tongefäß, welches bei den Ausgrabungen wahrscheinlich luftdicht verschlossen war. [[Bild:Ironie_pile_Bagdad.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|233px]]Im inneren befindet sich ein Kupferzylinder in dem ein vollständig oxidiertes Eisenstäbchen steckt. Dieses guckt ca. einen cm aus der „Batterie“ heraus und könnte als Kontakt gedient haben. Das herausschauende Ende war vermutlich mit Blei überzogen, jedoch besteht zwischen den Metallen kein leitender Kontakt.<br /> Mehrere Geräte dieser Art hätten <br /> Elektrizität liefern können, was die. <br /> bisherige Annahme, zu <br /> dieser Zeit gab es noch <br /> keinen Strom, untergräbt. <br /> Das eine Gerät ist jedoch<br /> die einzige jemals <br /> gefundene „Batterie“ dieser Art.<br /> Die bewiesene Entwicklung einer<br /> herkömmlichen Batterie fing, wie<br /> so oft, mit einem Zufall an. Der <br /> italienische Arzt Luigi Galvani <br /> entdeckte, dass ein Froschschenkel,<br /> wenn man ihn mit Instrumenten <br /> verschiedener Metallzugehörigkeit<br /> berührt, durch elektrische Impulse <br /> anfängt zu Zucken.<br /> Heutige Batterien wandeln<br /> chemische Energie nach dem<br /> galvanische Prinzip in elektrische Energie um. Daher nennt man eine Batterie auch galvanisches Element. Auf die Funktionsweise wird im nächsten Punkt eingegangen.<br /> Durch die Verbindung des oben genannten galvanischen Elementes mit einem Kondensator wurde der Akkumulator geschaffen, also die wieder aufladbare Batterie.<br /> Heutzutage gibt es nur noch sehr wenig Geräte, welche mit Primärbatterien arbeiten. Im Prinzip werden ausschließlich Akkus verwendet.<br /> <br /> == Aufbau und chemische Funktionsweise ==<br /> [[Bild:Zink-Braunstein-Zelle.png|thumb|Quelle: Wikipedia|350px]]<br /> Der Aufbau einer Batterie (Zink – Kohle Batterie) lässt sich wie folgt beschreiben:<br /> Eine Handelsübliche Zink- Kohle Batterie<br /> besteht im Wesentlichen aus 2 Komponenten.<br /> Einem Zinkbecher der mit einer Salmiaklösung <br /> und Braunstein gefüllt ist und einem Kohlestift, <br /> der in dem Zinkbecher steckt.<br /> Die übliche Spannung einer „frischen“<br /> Batterie dieser Art beträgt 1,5 Volt.<br /> <br /> Die Funktionsweise entspricht dem <br /> galvanischen Prinzip, was bedeutet dass <br /> die chemische Energie, welche in der <br /> Batterie in Form Ionen gespeichert ist,<br /> in elektrische Energie umgewandelt wird.<br /> Die Reaktion geschieht auf Grundlage einer <br /> Redox-Reaktion. Der Zinkbecher, also die <br /> Zinkelektrode gibt Zn ++ Ionen ab und<br /> lädt sich dadurch negativ auf.<br /> Dadurch dass die Zinkelektrode nicht über den <br /> Kohlestift mit dem äußeren Stromkreis verbunden ist,<br /> fließen ihre „überschüssigen“ Elektronen nicht ab und dadurch wird der Austritt weiterer <br /> Zn ++ Ionen verhindert. Durch diese Begebenheit stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein.<br /> Die positiven Zinkionen, welche sich nun im Salmiak (Elektrolyt) befinden, laden den Kohlestab positiv auf und es bildet sich eine Spannung von 1,5 Volt zwischen den Elektroden aus. Wenn der äußere Stromkreis nun geschlossen wird fließen die Elektronen vom Zink über das Gerät (z.B. MP3 Player) zum Kohlestab und ziehen dadurch die positiven Ionen zur Kohleelektrode. Da das oben beschriebene Gleichgewicht nun folglich nicht mehr vorhanden ist, fließen weiterhin Zn++ Ionen in den Salmiak. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden und funktioniert erst dann nicht mehr, wenn der Elektrolyt keine Zn++ Ionen mehr aufnehmen kann.<br /> <br /> Beim Anblick einer stark benutzen Batterie fällt auf, dass der Zinkbecher extrem zerfressen ist, was darauf schließen lässt dass der sich der Zink bei der Ionenabgabe zersetzt.<br /> Eine Galvanische Zelle funktioniert im Allgemeinen ähnlich, jedoch ist der schematische Aufbau wesentlich simpler. Zwei Halbzellen werden durch eine Ionenbrücke, die Elektroden durch einen Draht verbunden und beim eintauchen der jeweiligen Elektrode in ihre Lösung wird der Stromkreis geschlossen.<br /> <br /> == Technische Verwendung ==<br /> <br /> In der Technik finden heutzutage fast ausschließlich Akkumulatoren Verwendung. Nur veraltete Geräte wie z.B. Walkmans sind noch auf Primärbatterien angewiesen.<br /> In technischen Bereichen, wo besonderst leistungsfähige Batterien benötigt werden, wie bei einer Weltraumsonde, wird auf so genannte Atombatterien zurückgegriffen.<br /> Diese funktionieren nicht auf der Basis von Kernspaltung oder Kernfusion, sondern durch dem Zerfall von instabilen Atomen, wie z.B. Plutonium. Der Zerfall des instabilen Atoms verursacht Wärme welche durch einen thermoelektrischen Generator ohne bewegliche Teile in Strom umgewandelt wird.<br /> Dadurch können Raumsonden ohne auf Solarenenergie angewiesen zu sein Jahrzehnte lang im All Informationen sammeln.<br /> <br /> == Entsorgung ==<br /> <br /> [[Bild:Batterierecycling.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|120px]]Batterien und Akkumulatoren können in Deutschland im Einzelhandel kostenlos zurückgegeben werden. Sie sollten auf keinen Fall mit dem Hausmüll entsorgt werden, da sie potentiell Umwelt schädigende Substanzen enthalten. Außerdem kann durch das Recyceln vermieden werden, dass wertvolle Rohstoffe verloren gehen. Während des Recyclingprozesses werden die Rohstoffe getrennt und mit Hilfe von z.B. Magnesiumoxid reduziert.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> .<br /> <br /> == Übungsaufgabe ==<br /> <br /> Am Pluspol (Kathode) spielt sich folgende Reaktion ab:<br /> <br /> [[Bild:Pluspol_kathode_aufg.PNG]]<br /> <br /> Gleiche die Reaktionsgleichung aus!<br /> <br /> <br /> Am Minuspol (Anode) gibt Zink-elektronen ab.<br /> <br /> [[Bild:Zn_zn2_2e_aufgabe.PNG]]<br /> <br /> Vervollständige die Reaktionsgleichung!<br /> <br /> <br /> <br /> Die Lösungen gibt es [[Elektrochemische_Energiespeicher:_Antworten|hier]].<br /> <br /> == Versuch ==<br /> [[Bild:Wiki-versuch.JPG|thumb|Versuchsaufbau|233px]]<br /> <br /> === Zweck des Versuchs ===<br /> Kann durch die Kombination von einem Apfel mit zwei Elektroden Strom erzeugt werden?<br /> <br /> === Geräte und Hilfsmittel ===<br /> Zwei Äpfel, vier Kabel, einen Strommesser, drei Kupfer- und drei Zinkelektroden<br /> <br /> === Versuchsvorbereitung ===<br /> Zunächst stecken wii die Elektroden in die Äpfel. Hierbei muss beachtet werden, dass die Anzahl von Zinkelektroden welche in einem Apfel stecken immer gleich der Anzahl von Kupferelektoden sein muss.<br /> Außerdem ist es äußerst wichtig das sich die Elektroden innerhalb des Apfel &lt;u&gt;'''nicht'''&lt;/u&gt; berühren.<br /> Jetzt werden die elektroden nach folgendem Muster mit den Kabeln untereinander verbunden:<br /> <br /> Strommesser -<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> - Strommesser<br /> <br /> === Versuchsbeobachtung===<br /> Beim schließen der Stromkreises sieht man auf dem Strommesser, dass ein Gleichstrom von ca. 2V fließt.<br /> <br /> === Auswertung ===<br /> siehe voriger Artikel: Funktionsweise<br /> <br /> == Weblinks ==<br /> * [http://www.google.de/search?hl=de&amp;q=&amp;meta=| Batterie als Google-Suchbegriff]<br /> * [http://de.wikipedia.org/wiki/Batterie| Batterie in der Wikipedia]<br /> * [http://de.wikipedia.org/wiki/Bagdad-Batterie| &quot;Bagdad-Batterie&quot; in der Wikipedia]<br /> <br /> [[Kategorie:Chemie]]</div>

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<p>Dave: /* Weblinks */</p> <hr /> <div>{{navi|Chemie in Umwelt und Technik|Elektrochemische Spannungsreihe}}<br /> <br /> [[Bild:800px-Battery.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|300px]]<br /> <br /> <br /> == Was ist eine Batterie? ==<br /> === Die Primärbatterie ===<br /> <br /> Eine Primärbatterie ist ein elektrochemischer Speicher für Energie. Sie ist auch in der Lage die in ihr gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Daher spricht man auch von einem Wandler (Vgl. [[Chemolumineszenz|Knicklicht]]: Chemische Energie wird in Strahlungsenergie umgewandelt.). Die Primärbatterie kann, im Gegensatz zum Akkumulator nicht wieder aufgeladen werden. Das heißt, dass der chemische Prozess nicht umgekehrt wiederholt werden kann, und es nicht möglich ist elektrische Energie wieder in Form von chemischer Energie in der Primärbatterie zu speichern.<br /> Daher muss eine Batterie nach einmaliger Benutzung entsorgt werden.<br /> <br /> === Der Akkumulator (Umgangssprachlich: Akku) ===<br /> <br /> Ein Akkumulator ist ein Speicher für Elektrizität und <br /> arbeitet mit mehreren Sekundärzellen, welche ein<br /> wiederaufladen ermöglichen. Das wiederaufladen<br /> geschieht durch sogenannte Kondensatoren, welche<br /> die elektrische Energie ohne chemischen Umweg speichert.<br /> Das Entladen der gespeicherten Energie an einem<br /> Benutzerdefinierten Stromnetz erfolgt nach dem<br /> gleichem Funktionsprinzip wie bei der Primärbatterie. <br /> Da bei der Aufladung von Akkumulatoren Wärme entsteht,<br /> steht nicht die vollständige zum Aufladen verwendete<br /> Energie nach dem Ladezyklus zur Verfügung.<br /> Das Verhältnis der zur Verfügung stehenden, und <br /> der aufgewendeten Energie wird als Ladewirkungsgrad<br /> bezeichnet. Dieser beträgt bei herkömmlichen Akkumulatoren ca. 80%.<br /> <br /> === Vergleich zur [[Brennstoffzelle]] ===<br /> <br /> Die Funktionsweise der Entladung bei Primärbatterien und Akkumulatoren lässt sich zur vereinfachten Veranschaulichung auch mit dem Funktionsprinzip der [[Brennstoffzelle]] vergleichen.<br /> Der wichtige Unterschied besteht darin, dass die [[Brennstoffzelle]] eine kontinuierliche Zufuhr von elektrochemisch reagierenden Substanzen benötigt.<br /> <br /> == Geschichtliche Entwicklung ==<br /> <br /> Ein Batterieähnliches Gebilde wurde um 1936 von Wilhelm König bei Ausgrabungen in der nähe von Bagdad gefunden. Daher nennt man es im Volksmund auch „Bagdad Batterie“.<br /> Die Entstehungszeit wird ganz grob auf das Jahr Null geschätzt.<br /> Die „Bagdad Batterie“ besteht aus einem 18cm hohen, vasenförmigen Tongefäß, welches bei den Ausgrabungen wahrscheinlich luftdicht verschlossen war. [[Bild:Ironie_pile_Bagdad.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|233px]]Im inneren befindet sich ein Kupferzylinder in dem ein vollständig oxidiertes Eisenstäbchen steckt. Dieses guckt ca. einen cm aus der „Batterie“ heraus und könnte als Kontakt gedient haben. Das herausschauende Ende war vermutlich mit Blei überzogen, jedoch besteht zwischen den Metallen kein leitender Kontakt.<br /> Mehrere Geräte dieser Art hätten <br /> Elektrizität liefern können, was die. <br /> bisherige Annahme, zu <br /> dieser Zeit gab es noch <br /> keinen Strom, untergräbt. <br /> Das eine Gerät ist jedoch<br /> die einzige jemals <br /> gefundene „Batterie“ dieser Art.<br /> Die bewiesene Entwicklung einer<br /> herkömmlichen Batterie fing, wie<br /> so oft, mit einem Zufall an. Der <br /> italienische Arzt Luigi Galvani <br /> entdeckte, dass ein Froschschenkel,<br /> wenn man ihn mit Instrumenten <br /> verschiedener Metallzugehörigkeit<br /> berührt, durch elektrische Impulse <br /> anfängt zu Zucken.<br /> Heutige Batterien wandeln<br /> chemische Energie nach dem<br /> galvanische Prinzip in elektrische Energie um. Daher nennt man eine Batterie auch galvanisches Element. Auf die Funktionsweise wird im nächsten Punkt eingegangen.<br /> Durch die Verbindung des oben genannten galvanischen Elementes mit einem Kondensator wurde der Akkumulator geschaffen, also die wieder aufladbare Batterie.<br /> Heutzutage gibt es nur noch sehr wenig Geräte, welche mit Primärbatterien arbeiten. Im Prinzip werden ausschließlich Akkus verwendet.<br /> <br /> == Aufbau und chemische Funktionsweise ==<br /> [[Bild:Zink-Braunstein-Zelle.png|thumb|Quelle: Wikipedia|350px]]<br /> Der Aufbau einer Batterie (Zink – Kohle Batterie) lässt sich wie folgt beschreiben:<br /> Eine Handelsübliche Zink- Kohle Batterie<br /> besteht im Wesentlichen aus 2 Komponenten.<br /> Einem Zinkbecher der mit einer Salmiaklösung <br /> und Braunstein gefüllt ist und einem Kohlestift, <br /> der in dem Zinkbecher steckt.<br /> Die übliche Spannung einer „frischen“<br /> Batterie dieser Art beträgt 1,5 Volt.<br /> <br /> Die Funktionsweise entspricht dem <br /> galvanischen Prinzip, was bedeutet dass <br /> die chemische Energie, welche in der <br /> Batterie in Form Ionen gespeichert ist,<br /> in elektrische Energie umgewandelt wird.<br /> Die Reaktion geschieht auf Grundlage einer <br /> Redox-Reaktion. Der Zinkbecher, also die <br /> Zinkelektrode gibt Zn ++ Ionen ab und<br /> lädt sich dadurch negativ auf.<br /> Dadurch dass die Zinkelektrode nicht über den <br /> Kohlestift mit dem äußeren Stromkreis verbunden ist,<br /> fließen ihre „überschüssigen“ Elektronen nicht ab und dadurch wird der Austritt weiterer <br /> Zn ++ Ionen verhindert. Durch diese Begebenheit stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein.<br /> Die positiven Zinkionen, welche sich nun im Salmiak (Elektrolyt) befinden, laden den Kohlestab positiv auf und es bildet sich eine Spannung von 1,5 Volt zwischen den Elektroden aus. Wenn der äußere Stromkreis nun geschlossen wird fließen die Elektronen vom Zink über das Gerät (z.B. MP3 Player) zum Kohlestab und ziehen dadurch die positiven Ionen zur Kohleelektrode. Da das oben beschriebene Gleichgewicht nun folglich nicht mehr vorhanden ist, fließen weiterhin Zn++ Ionen in den Salmiak. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden und funktioniert erst dann nicht mehr, wenn der Elektrolyt keine Zn++ Ionen mehr aufnehmen kann.<br /> <br /> Beim Anblick einer stark benutzen Batterie fällt auf, dass der Zinkbecher extrem zerfressen ist, was darauf schließen lässt dass der sich der Zink bei der Ionenabgabe zersetzt.<br /> Eine Galvanische Zelle funktioniert im Allgemeinen ähnlich, jedoch ist der schematische Aufbau wesentlich simpler. Zwei Halbzellen werden durch eine Ionenbrücke, die Elektroden durch einen Draht verbunden und beim eintauchen der jeweiligen Elektrode in ihre Lösung wird der Stromkreis geschlossen.<br /> <br /> == Technische Verwendung ==<br /> <br /> In der Technik finden heutzutage fast ausschließlich Akkumulatoren Verwendung. Nur veraltete Geräte wie z.B. Walkmans sind noch auf Primärbatterien angewiesen.<br /> In technischen Bereichen, wo besonderst leistungsfähige Batterien benötigt werden, wie bei einer Weltraumsonde, wird auf so genannte Atombatterien zurückgegriffen.<br /> Diese funktionieren nicht auf der Basis von Kernspaltung oder Kernfusion, sondern durch dem Zerfall von instabilen Atomen, wie z.B. Plutonium. Der Zerfall des instabilen Atoms verursacht Wärme welche durch einen thermoelektrischen Generator ohne bewegliche Teile in Strom umgewandelt wird.<br /> Dadurch können Raumsonden ohne auf Solarenenergie angewiesen zu sein Jahrzehnte lang im All Informationen sammeln.<br /> <br /> == Entsorgung ==<br /> <br /> [[Bild:Batterierecycling.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|120px]]Batterien und Akkumulatoren können in Deutschland im Einzelhandel kostenlos zurückgegeben werden. Sie sollten auf keinen Fall mit dem Hausmüll entsorgt werden, da sie potentiell Umwelt schädigende Substanzen enthalten. Außerdem kann durch das Recyceln vermieden werden, dass wertvolle Rohstoffe verloren gehen. Während des Recyclingprozesses werden die Rohstoffe getrennt und mit Hilfe von z.B. Magnesiumoxid reduziert.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> .<br /> <br /> == Übungsaufgabe ==<br /> <br /> Am Pluspol (Kathode) spielt sich folgende Reaktion ab:<br /> <br /> [[Bild:Pluspol_kathode_aufg.PNG]]<br /> <br /> Gleiche die Reaktionsgleichung aus!<br /> <br /> <br /> Am Minuspol (Anode) gibt Zink-elektronen ab.<br /> <br /> [[Bild:Zn_zn2_2e_aufgabe.PNG]]<br /> <br /> Vervollständige die Reaktionsgleichung!<br /> <br /> <br /> <br /> Die Lösungen gibt es [[Elektrochemische_Energiespeicher:_Antworten|hier]].<br /> <br /> == Versuch ==<br /> [[Bild:Wiki-versuch.JPG|thumb|Versuchsaufbau|233px]]<br /> <br /> === Zweck des Versuchs ===<br /> Kann durch die Kombination von einem Apfel mit zwei Elektroden Strom erzeugt werden?<br /> <br /> === Geräte und Hilfsmittel ===<br /> Zwei Äpfel, vier Kabel, einen Strommesser, drei Kupfer- und drei Zinkelektroden<br /> <br /> === Versuchsvorbereitung ===<br /> Zunächst stecken wii die Elektroden in die Äpfel. Hierbei muss beachtet werden, dass die Anzahl von Zinkelektroden welche in einem Apfel stecken immer gleich der Anzahl von Kupferelektoden sein muss.<br /> Außerdem ist es äußerst wichtig das sich die Elektroden innerhalb des Apfel &lt;u&gt;'''nicht'''&lt;/u&gt; berühren.<br /> Jetzt werden die elektroden nach folgendem Muster mit den Kabeln untereinander verbunden:<br /> <br /> Strommesser -<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> - Strommesser<br /> <br /> === Versuchsbeobachtung===<br /> Beim schließen der Stromkreises sieht man auf dem Strommesser, dass ein Gleichstrom von ca. 2V fließt.<br /> <br /> === Auswertung ===<br /> siehe voriger Artikel: Funktionsweise<br /> <br /> == Weblinks ==<br /> * [http://www.google.de/search?hl=de&amp;q=&amp;meta=| Batterie als Google-Suchbegriff]<br /> * [http://de.wikipedia.org/wiki/Batterie| Batterie in der Wikipedia]<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Kategorie:Chemie]]</div>

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<p>Dave: /* Weblinks */</p> <hr /> <div>{{navi|Chemie in Umwelt und Technik|Elektrochemische Spannungsreihe}}<br /> <br /> [[Bild:800px-Battery.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|300px]]<br /> <br /> <br /> == Was ist eine Batterie? ==<br /> === Die Primärbatterie ===<br /> <br /> Eine Primärbatterie ist ein elektrochemischer Speicher für Energie. Sie ist auch in der Lage die in ihr gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Daher spricht man auch von einem Wandler (Vgl. [[Chemolumineszenz|Knicklicht]]: Chemische Energie wird in Strahlungsenergie umgewandelt.). Die Primärbatterie kann, im Gegensatz zum Akkumulator nicht wieder aufgeladen werden. Das heißt, dass der chemische Prozess nicht umgekehrt wiederholt werden kann, und es nicht möglich ist elektrische Energie wieder in Form von chemischer Energie in der Primärbatterie zu speichern.<br /> Daher muss eine Batterie nach einmaliger Benutzung entsorgt werden.<br /> <br /> === Der Akkumulator (Umgangssprachlich: Akku) ===<br /> <br /> Ein Akkumulator ist ein Speicher für Elektrizität und <br /> arbeitet mit mehreren Sekundärzellen, welche ein<br /> wiederaufladen ermöglichen. Das wiederaufladen<br /> geschieht durch sogenannte Kondensatoren, welche<br /> die elektrische Energie ohne chemischen Umweg speichert.<br /> Das Entladen der gespeicherten Energie an einem<br /> Benutzerdefinierten Stromnetz erfolgt nach dem<br /> gleichem Funktionsprinzip wie bei der Primärbatterie. <br /> Da bei der Aufladung von Akkumulatoren Wärme entsteht,<br /> steht nicht die vollständige zum Aufladen verwendete<br /> Energie nach dem Ladezyklus zur Verfügung.<br /> Das Verhältnis der zur Verfügung stehenden, und <br /> der aufgewendeten Energie wird als Ladewirkungsgrad<br /> bezeichnet. Dieser beträgt bei herkömmlichen Akkumulatoren ca. 80%.<br /> <br /> === Vergleich zur [[Brennstoffzelle]] ===<br /> <br /> Die Funktionsweise der Entladung bei Primärbatterien und Akkumulatoren lässt sich zur vereinfachten Veranschaulichung auch mit dem Funktionsprinzip der [[Brennstoffzelle]] vergleichen.<br /> Der wichtige Unterschied besteht darin, dass die [[Brennstoffzelle]] eine kontinuierliche Zufuhr von elektrochemisch reagierenden Substanzen benötigt.<br /> <br /> == Geschichtliche Entwicklung ==<br /> <br /> Ein Batterieähnliches Gebilde wurde um 1936 von Wilhelm König bei Ausgrabungen in der nähe von Bagdad gefunden. Daher nennt man es im Volksmund auch „Bagdad Batterie“.<br /> Die Entstehungszeit wird ganz grob auf das Jahr Null geschätzt.<br /> Die „Bagdad Batterie“ besteht aus einem 18cm hohen, vasenförmigen Tongefäß, welches bei den Ausgrabungen wahrscheinlich luftdicht verschlossen war. [[Bild:Ironie_pile_Bagdad.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|233px]]Im inneren befindet sich ein Kupferzylinder in dem ein vollständig oxidiertes Eisenstäbchen steckt. Dieses guckt ca. einen cm aus der „Batterie“ heraus und könnte als Kontakt gedient haben. Das herausschauende Ende war vermutlich mit Blei überzogen, jedoch besteht zwischen den Metallen kein leitender Kontakt.<br /> Mehrere Geräte dieser Art hätten <br /> Elektrizität liefern können, was die. <br /> bisherige Annahme, zu <br /> dieser Zeit gab es noch <br /> keinen Strom, untergräbt. <br /> Das eine Gerät ist jedoch<br /> die einzige jemals <br /> gefundene „Batterie“ dieser Art.<br /> Die bewiesene Entwicklung einer<br /> herkömmlichen Batterie fing, wie<br /> so oft, mit einem Zufall an. Der <br /> italienische Arzt Luigi Galvani <br /> entdeckte, dass ein Froschschenkel,<br /> wenn man ihn mit Instrumenten <br /> verschiedener Metallzugehörigkeit<br /> berührt, durch elektrische Impulse <br /> anfängt zu Zucken.<br /> Heutige Batterien wandeln<br /> chemische Energie nach dem<br /> galvanische Prinzip in elektrische Energie um. Daher nennt man eine Batterie auch galvanisches Element. Auf die Funktionsweise wird im nächsten Punkt eingegangen.<br /> Durch die Verbindung des oben genannten galvanischen Elementes mit einem Kondensator wurde der Akkumulator geschaffen, also die wieder aufladbare Batterie.<br /> Heutzutage gibt es nur noch sehr wenig Geräte, welche mit Primärbatterien arbeiten. Im Prinzip werden ausschließlich Akkus verwendet.<br /> <br /> == Aufbau und chemische Funktionsweise ==<br /> [[Bild:Zink-Braunstein-Zelle.png|thumb|Quelle: Wikipedia|350px]]<br /> Der Aufbau einer Batterie (Zink – Kohle Batterie) lässt sich wie folgt beschreiben:<br /> Eine Handelsübliche Zink- Kohle Batterie<br /> besteht im Wesentlichen aus 2 Komponenten.<br /> Einem Zinkbecher der mit einer Salmiaklösung <br /> und Braunstein gefüllt ist und einem Kohlestift, <br /> der in dem Zinkbecher steckt.<br /> Die übliche Spannung einer „frischen“<br /> Batterie dieser Art beträgt 1,5 Volt.<br /> <br /> Die Funktionsweise entspricht dem <br /> galvanischen Prinzip, was bedeutet dass <br /> die chemische Energie, welche in der <br /> Batterie in Form Ionen gespeichert ist,<br /> in elektrische Energie umgewandelt wird.<br /> Die Reaktion geschieht auf Grundlage einer <br /> Redox-Reaktion. Der Zinkbecher, also die <br /> Zinkelektrode gibt Zn ++ Ionen ab und<br /> lädt sich dadurch negativ auf.<br /> Dadurch dass die Zinkelektrode nicht über den <br /> Kohlestift mit dem äußeren Stromkreis verbunden ist,<br /> fließen ihre „überschüssigen“ Elektronen nicht ab und dadurch wird der Austritt weiterer <br /> Zn ++ Ionen verhindert. Durch diese Begebenheit stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein.<br /> Die positiven Zinkionen, welche sich nun im Salmiak (Elektrolyt) befinden, laden den Kohlestab positiv auf und es bildet sich eine Spannung von 1,5 Volt zwischen den Elektroden aus. Wenn der äußere Stromkreis nun geschlossen wird fließen die Elektronen vom Zink über das Gerät (z.B. MP3 Player) zum Kohlestab und ziehen dadurch die positiven Ionen zur Kohleelektrode. Da das oben beschriebene Gleichgewicht nun folglich nicht mehr vorhanden ist, fließen weiterhin Zn++ Ionen in den Salmiak. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden und funktioniert erst dann nicht mehr, wenn der Elektrolyt keine Zn++ Ionen mehr aufnehmen kann.<br /> <br /> Beim Anblick einer stark benutzen Batterie fällt auf, dass der Zinkbecher extrem zerfressen ist, was darauf schließen lässt dass der sich der Zink bei der Ionenabgabe zersetzt.<br /> Eine Galvanische Zelle funktioniert im Allgemeinen ähnlich, jedoch ist der schematische Aufbau wesentlich simpler. Zwei Halbzellen werden durch eine Ionenbrücke, die Elektroden durch einen Draht verbunden und beim eintauchen der jeweiligen Elektrode in ihre Lösung wird der Stromkreis geschlossen.<br /> <br /> == Technische Verwendung ==<br /> <br /> In der Technik finden heutzutage fast ausschließlich Akkumulatoren Verwendung. Nur veraltete Geräte wie z.B. Walkmans sind noch auf Primärbatterien angewiesen.<br /> In technischen Bereichen, wo besonderst leistungsfähige Batterien benötigt werden, wie bei einer Weltraumsonde, wird auf so genannte Atombatterien zurückgegriffen.<br /> Diese funktionieren nicht auf der Basis von Kernspaltung oder Kernfusion, sondern durch dem Zerfall von instabilen Atomen, wie z.B. Plutonium. Der Zerfall des instabilen Atoms verursacht Wärme welche durch einen thermoelektrischen Generator ohne bewegliche Teile in Strom umgewandelt wird.<br /> Dadurch können Raumsonden ohne auf Solarenenergie angewiesen zu sein Jahrzehnte lang im All Informationen sammeln.<br /> <br /> == Entsorgung ==<br /> <br /> [[Bild:Batterierecycling.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|120px]]Batterien und Akkumulatoren können in Deutschland im Einzelhandel kostenlos zurückgegeben werden. Sie sollten auf keinen Fall mit dem Hausmüll entsorgt werden, da sie potentiell Umwelt schädigende Substanzen enthalten. Außerdem kann durch das Recyceln vermieden werden, dass wertvolle Rohstoffe verloren gehen. Während des Recyclingprozesses werden die Rohstoffe getrennt und mit Hilfe von z.B. Magnesiumoxid reduziert.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> .<br /> <br /> == Übungsaufgabe ==<br /> <br /> Am Pluspol (Kathode) spielt sich folgende Reaktion ab:<br /> <br /> [[Bild:Pluspol_kathode_aufg.PNG]]<br /> <br /> Gleiche die Reaktionsgleichung aus!<br /> <br /> <br /> Am Minuspol (Anode) gibt Zink-elektronen ab.<br /> <br /> [[Bild:Zn_zn2_2e_aufgabe.PNG]]<br /> <br /> Vervollständige die Reaktionsgleichung!<br /> <br /> <br /> <br /> Die Lösungen gibt es [[Elektrochemische_Energiespeicher:_Antworten|hier]].<br /> <br /> == Versuch ==<br /> [[Bild:Wiki-versuch.JPG|thumb|Versuchsaufbau|233px]]<br /> <br /> === Zweck des Versuchs ===<br /> Kann durch die Kombination von einem Apfel mit zwei Elektroden Strom erzeugt werden?<br /> <br /> === Geräte und Hilfsmittel ===<br /> Zwei Äpfel, vier Kabel, einen Strommesser, drei Kupfer- und drei Zinkelektroden<br /> <br /> === Versuchsvorbereitung ===<br /> Zunächst stecken wii die Elektroden in die Äpfel. Hierbei muss beachtet werden, dass die Anzahl von Zinkelektroden welche in einem Apfel stecken immer gleich der Anzahl von Kupferelektoden sein muss.<br /> Außerdem ist es äußerst wichtig das sich die Elektroden innerhalb des Apfel &lt;u&gt;'''nicht'''&lt;/u&gt; berühren.<br /> Jetzt werden die elektroden nach folgendem Muster mit den Kabeln untereinander verbunden:<br /> <br /> Strommesser -<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> - Strommesser<br /> <br /> === Versuchsbeobachtung===<br /> Beim schließen der Stromkreises sieht man auf dem Strommesser, dass ein Gleichstrom von ca. 2V fließt.<br /> <br /> === Auswertung ===<br /> siehe voriger Artikel: Funktionsweise<br /> <br /> == Weblinks ==<br /> * [http://www.google.de/search?hl=de&amp;q=&amp;meta=| Batterie als Google-Suchbegriff]<br /> * [http://de.wikipedia.org/wiki/{{PAGENAME}} {{PAGENAME}} in der Wikipedia]<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Kategorie:Chemie]]</div>

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<p>Dave: /* Weblinks */</p> <hr /> <div>{{navi|Chemie in Umwelt und Technik|Elektrochemische Spannungsreihe}}<br /> <br /> [[Bild:800px-Battery.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|300px]]<br /> <br /> <br /> == Was ist eine Batterie? ==<br /> === Die Primärbatterie ===<br /> <br /> Eine Primärbatterie ist ein elektrochemischer Speicher für Energie. Sie ist auch in der Lage die in ihr gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Daher spricht man auch von einem Wandler (Vgl. [[Chemolumineszenz|Knicklicht]]: Chemische Energie wird in Strahlungsenergie umgewandelt.). Die Primärbatterie kann, im Gegensatz zum Akkumulator nicht wieder aufgeladen werden. Das heißt, dass der chemische Prozess nicht umgekehrt wiederholt werden kann, und es nicht möglich ist elektrische Energie wieder in Form von chemischer Energie in der Primärbatterie zu speichern.<br /> Daher muss eine Batterie nach einmaliger Benutzung entsorgt werden.<br /> <br /> === Der Akkumulator (Umgangssprachlich: Akku) ===<br /> <br /> Ein Akkumulator ist ein Speicher für Elektrizität und <br /> arbeitet mit mehreren Sekundärzellen, welche ein<br /> wiederaufladen ermöglichen. Das wiederaufladen<br /> geschieht durch sogenannte Kondensatoren, welche<br /> die elektrische Energie ohne chemischen Umweg speichert.<br /> Das Entladen der gespeicherten Energie an einem<br /> Benutzerdefinierten Stromnetz erfolgt nach dem<br /> gleichem Funktionsprinzip wie bei der Primärbatterie. <br /> Da bei der Aufladung von Akkumulatoren Wärme entsteht,<br /> steht nicht die vollständige zum Aufladen verwendete<br /> Energie nach dem Ladezyklus zur Verfügung.<br /> Das Verhältnis der zur Verfügung stehenden, und <br /> der aufgewendeten Energie wird als Ladewirkungsgrad<br /> bezeichnet. Dieser beträgt bei herkömmlichen Akkumulatoren ca. 80%.<br /> <br /> === Vergleich zur [[Brennstoffzelle]] ===<br /> <br /> Die Funktionsweise der Entladung bei Primärbatterien und Akkumulatoren lässt sich zur vereinfachten Veranschaulichung auch mit dem Funktionsprinzip der [[Brennstoffzelle]] vergleichen.<br /> Der wichtige Unterschied besteht darin, dass die [[Brennstoffzelle]] eine kontinuierliche Zufuhr von elektrochemisch reagierenden Substanzen benötigt.<br /> <br /> == Geschichtliche Entwicklung ==<br /> <br /> Ein Batterieähnliches Gebilde wurde um 1936 von Wilhelm König bei Ausgrabungen in der nähe von Bagdad gefunden. Daher nennt man es im Volksmund auch „Bagdad Batterie“.<br /> Die Entstehungszeit wird ganz grob auf das Jahr Null geschätzt.<br /> Die „Bagdad Batterie“ besteht aus einem 18cm hohen, vasenförmigen Tongefäß, welches bei den Ausgrabungen wahrscheinlich luftdicht verschlossen war. [[Bild:Ironie_pile_Bagdad.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|233px]]Im inneren befindet sich ein Kupferzylinder in dem ein vollständig oxidiertes Eisenstäbchen steckt. Dieses guckt ca. einen cm aus der „Batterie“ heraus und könnte als Kontakt gedient haben. Das herausschauende Ende war vermutlich mit Blei überzogen, jedoch besteht zwischen den Metallen kein leitender Kontakt.<br /> Mehrere Geräte dieser Art hätten <br /> Elektrizität liefern können, was die. <br /> bisherige Annahme, zu <br /> dieser Zeit gab es noch <br /> keinen Strom, untergräbt. <br /> Das eine Gerät ist jedoch<br /> die einzige jemals <br /> gefundene „Batterie“ dieser Art.<br /> Die bewiesene Entwicklung einer<br /> herkömmlichen Batterie fing, wie<br /> so oft, mit einem Zufall an. Der <br /> italienische Arzt Luigi Galvani <br /> entdeckte, dass ein Froschschenkel,<br /> wenn man ihn mit Instrumenten <br /> verschiedener Metallzugehörigkeit<br /> berührt, durch elektrische Impulse <br /> anfängt zu Zucken.<br /> Heutige Batterien wandeln<br /> chemische Energie nach dem<br /> galvanische Prinzip in elektrische Energie um. Daher nennt man eine Batterie auch galvanisches Element. Auf die Funktionsweise wird im nächsten Punkt eingegangen.<br /> Durch die Verbindung des oben genannten galvanischen Elementes mit einem Kondensator wurde der Akkumulator geschaffen, also die wieder aufladbare Batterie.<br /> Heutzutage gibt es nur noch sehr wenig Geräte, welche mit Primärbatterien arbeiten. Im Prinzip werden ausschließlich Akkus verwendet.<br /> <br /> == Aufbau und chemische Funktionsweise ==<br /> [[Bild:Zink-Braunstein-Zelle.png|thumb|Quelle: Wikipedia|350px]]<br /> Der Aufbau einer Batterie (Zink – Kohle Batterie) lässt sich wie folgt beschreiben:<br /> Eine Handelsübliche Zink- Kohle Batterie<br /> besteht im Wesentlichen aus 2 Komponenten.<br /> Einem Zinkbecher der mit einer Salmiaklösung <br /> und Braunstein gefüllt ist und einem Kohlestift, <br /> der in dem Zinkbecher steckt.<br /> Die übliche Spannung einer „frischen“<br /> Batterie dieser Art beträgt 1,5 Volt.<br /> <br /> Die Funktionsweise entspricht dem <br /> galvanischen Prinzip, was bedeutet dass <br /> die chemische Energie, welche in der <br /> Batterie in Form Ionen gespeichert ist,<br /> in elektrische Energie umgewandelt wird.<br /> Die Reaktion geschieht auf Grundlage einer <br /> Redox-Reaktion. Der Zinkbecher, also die <br /> Zinkelektrode gibt Zn ++ Ionen ab und<br /> lädt sich dadurch negativ auf.<br /> Dadurch dass die Zinkelektrode nicht über den <br /> Kohlestift mit dem äußeren Stromkreis verbunden ist,<br /> fließen ihre „überschüssigen“ Elektronen nicht ab und dadurch wird der Austritt weiterer <br /> Zn ++ Ionen verhindert. Durch diese Begebenheit stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein.<br /> Die positiven Zinkionen, welche sich nun im Salmiak (Elektrolyt) befinden, laden den Kohlestab positiv auf und es bildet sich eine Spannung von 1,5 Volt zwischen den Elektroden aus. Wenn der äußere Stromkreis nun geschlossen wird fließen die Elektronen vom Zink über das Gerät (z.B. MP3 Player) zum Kohlestab und ziehen dadurch die positiven Ionen zur Kohleelektrode. Da das oben beschriebene Gleichgewicht nun folglich nicht mehr vorhanden ist, fließen weiterhin Zn++ Ionen in den Salmiak. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden und funktioniert erst dann nicht mehr, wenn der Elektrolyt keine Zn++ Ionen mehr aufnehmen kann.<br /> <br /> Beim Anblick einer stark benutzen Batterie fällt auf, dass der Zinkbecher extrem zerfressen ist, was darauf schließen lässt dass der sich der Zink bei der Ionenabgabe zersetzt.<br /> Eine Galvanische Zelle funktioniert im Allgemeinen ähnlich, jedoch ist der schematische Aufbau wesentlich simpler. Zwei Halbzellen werden durch eine Ionenbrücke, die Elektroden durch einen Draht verbunden und beim eintauchen der jeweiligen Elektrode in ihre Lösung wird der Stromkreis geschlossen.<br /> <br /> == Technische Verwendung ==<br /> <br /> In der Technik finden heutzutage fast ausschließlich Akkumulatoren Verwendung. Nur veraltete Geräte wie z.B. Walkmans sind noch auf Primärbatterien angewiesen.<br /> In technischen Bereichen, wo besonderst leistungsfähige Batterien benötigt werden, wie bei einer Weltraumsonde, wird auf so genannte Atombatterien zurückgegriffen.<br /> Diese funktionieren nicht auf der Basis von Kernspaltung oder Kernfusion, sondern durch dem Zerfall von instabilen Atomen, wie z.B. Plutonium. Der Zerfall des instabilen Atoms verursacht Wärme welche durch einen thermoelektrischen Generator ohne bewegliche Teile in Strom umgewandelt wird.<br /> Dadurch können Raumsonden ohne auf Solarenenergie angewiesen zu sein Jahrzehnte lang im All Informationen sammeln.<br /> <br /> == Entsorgung ==<br /> <br /> [[Bild:Batterierecycling.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|120px]]Batterien und Akkumulatoren können in Deutschland im Einzelhandel kostenlos zurückgegeben werden. Sie sollten auf keinen Fall mit dem Hausmüll entsorgt werden, da sie potentiell Umwelt schädigende Substanzen enthalten. Außerdem kann durch das Recyceln vermieden werden, dass wertvolle Rohstoffe verloren gehen. Während des Recyclingprozesses werden die Rohstoffe getrennt und mit Hilfe von z.B. Magnesiumoxid reduziert.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> .<br /> <br /> == Übungsaufgabe ==<br /> <br /> Am Pluspol (Kathode) spielt sich folgende Reaktion ab:<br /> <br /> [[Bild:Pluspol_kathode_aufg.PNG]]<br /> <br /> Gleiche die Reaktionsgleichung aus!<br /> <br /> <br /> Am Minuspol (Anode) gibt Zink-elektronen ab.<br /> <br /> [[Bild:Zn_zn2_2e_aufgabe.PNG]]<br /> <br /> Vervollständige die Reaktionsgleichung!<br /> <br /> <br /> <br /> Die Lösungen gibt es [[Elektrochemische_Energiespeicher:_Antworten|hier]].<br /> <br /> == Versuch ==<br /> [[Bild:Wiki-versuch.JPG|thumb|Versuchsaufbau|233px]]<br /> <br /> === Zweck des Versuchs ===<br /> Kann durch die Kombination von einem Apfel mit zwei Elektroden Strom erzeugt werden?<br /> <br /> === Geräte und Hilfsmittel ===<br /> Zwei Äpfel, vier Kabel, einen Strommesser, drei Kupfer- und drei Zinkelektroden<br /> <br /> === Versuchsvorbereitung ===<br /> Zunächst stecken wii die Elektroden in die Äpfel. Hierbei muss beachtet werden, dass die Anzahl von Zinkelektroden welche in einem Apfel stecken immer gleich der Anzahl von Kupferelektoden sein muss.<br /> Außerdem ist es äußerst wichtig das sich die Elektroden innerhalb des Apfel &lt;u&gt;'''nicht'''&lt;/u&gt; berühren.<br /> Jetzt werden die elektroden nach folgendem Muster mit den Kabeln untereinander verbunden:<br /> <br /> Strommesser -<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> - Strommesser<br /> <br /> === Versuchsbeobachtung===<br /> Beim schließen der Stromkreises sieht man auf dem Strommesser, dass ein Gleichstrom von ca. 2V fließt.<br /> <br /> === Auswertung ===<br /> siehe voriger Artikel: Funktionsweise<br /> <br /> == Weblinks ==<br /> * [http://www.google.de/search?hl=de&amp;q=&amp;meta=|{{Batterie}} als Google-Suchbegriff]<br /> * [http://de.wikipedia.org/wiki/{{PAGENAME}} {{PAGENAME}} in der Wikipedia]<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Kategorie:Chemie]]</div>

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<p>Dave: /* Weblinks */</p> <hr /> <div>{{navi|Chemie in Umwelt und Technik|Elektrochemische Spannungsreihe}}<br /> <br /> [[Bild:800px-Battery.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|300px]]<br /> <br /> <br /> == Was ist eine Batterie? ==<br /> === Die Primärbatterie ===<br /> <br /> Eine Primärbatterie ist ein elektrochemischer Speicher für Energie. Sie ist auch in der Lage die in ihr gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Daher spricht man auch von einem Wandler (Vgl. [[Chemolumineszenz|Knicklicht]]: Chemische Energie wird in Strahlungsenergie umgewandelt.). Die Primärbatterie kann, im Gegensatz zum Akkumulator nicht wieder aufgeladen werden. Das heißt, dass der chemische Prozess nicht umgekehrt wiederholt werden kann, und es nicht möglich ist elektrische Energie wieder in Form von chemischer Energie in der Primärbatterie zu speichern.<br /> Daher muss eine Batterie nach einmaliger Benutzung entsorgt werden.<br /> <br /> === Der Akkumulator (Umgangssprachlich: Akku) ===<br /> <br /> Ein Akkumulator ist ein Speicher für Elektrizität und <br /> arbeitet mit mehreren Sekundärzellen, welche ein<br /> wiederaufladen ermöglichen. Das wiederaufladen<br /> geschieht durch sogenannte Kondensatoren, welche<br /> die elektrische Energie ohne chemischen Umweg speichert.<br /> Das Entladen der gespeicherten Energie an einem<br /> Benutzerdefinierten Stromnetz erfolgt nach dem<br /> gleichem Funktionsprinzip wie bei der Primärbatterie. <br /> Da bei der Aufladung von Akkumulatoren Wärme entsteht,<br /> steht nicht die vollständige zum Aufladen verwendete<br /> Energie nach dem Ladezyklus zur Verfügung.<br /> Das Verhältnis der zur Verfügung stehenden, und <br /> der aufgewendeten Energie wird als Ladewirkungsgrad<br /> bezeichnet. Dieser beträgt bei herkömmlichen Akkumulatoren ca. 80%.<br /> <br /> === Vergleich zur [[Brennstoffzelle]] ===<br /> <br /> Die Funktionsweise der Entladung bei Primärbatterien und Akkumulatoren lässt sich zur vereinfachten Veranschaulichung auch mit dem Funktionsprinzip der [[Brennstoffzelle]] vergleichen.<br /> Der wichtige Unterschied besteht darin, dass die [[Brennstoffzelle]] eine kontinuierliche Zufuhr von elektrochemisch reagierenden Substanzen benötigt.<br /> <br /> == Geschichtliche Entwicklung ==<br /> <br /> Ein Batterieähnliches Gebilde wurde um 1936 von Wilhelm König bei Ausgrabungen in der nähe von Bagdad gefunden. Daher nennt man es im Volksmund auch „Bagdad Batterie“.<br /> Die Entstehungszeit wird ganz grob auf das Jahr Null geschätzt.<br /> Die „Bagdad Batterie“ besteht aus einem 18cm hohen, vasenförmigen Tongefäß, welches bei den Ausgrabungen wahrscheinlich luftdicht verschlossen war. [[Bild:Ironie_pile_Bagdad.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|233px]]Im inneren befindet sich ein Kupferzylinder in dem ein vollständig oxidiertes Eisenstäbchen steckt. Dieses guckt ca. einen cm aus der „Batterie“ heraus und könnte als Kontakt gedient haben. Das herausschauende Ende war vermutlich mit Blei überzogen, jedoch besteht zwischen den Metallen kein leitender Kontakt.<br /> Mehrere Geräte dieser Art hätten <br /> Elektrizität liefern können, was die. <br /> bisherige Annahme, zu <br /> dieser Zeit gab es noch <br /> keinen Strom, untergräbt. <br /> Das eine Gerät ist jedoch<br /> die einzige jemals <br /> gefundene „Batterie“ dieser Art.<br /> Die bewiesene Entwicklung einer<br /> herkömmlichen Batterie fing, wie<br /> so oft, mit einem Zufall an. Der <br /> italienische Arzt Luigi Galvani <br /> entdeckte, dass ein Froschschenkel,<br /> wenn man ihn mit Instrumenten <br /> verschiedener Metallzugehörigkeit<br /> berührt, durch elektrische Impulse <br /> anfängt zu Zucken.<br /> Heutige Batterien wandeln<br /> chemische Energie nach dem<br /> galvanische Prinzip in elektrische Energie um. Daher nennt man eine Batterie auch galvanisches Element. Auf die Funktionsweise wird im nächsten Punkt eingegangen.<br /> Durch die Verbindung des oben genannten galvanischen Elementes mit einem Kondensator wurde der Akkumulator geschaffen, also die wieder aufladbare Batterie.<br /> Heutzutage gibt es nur noch sehr wenig Geräte, welche mit Primärbatterien arbeiten. Im Prinzip werden ausschließlich Akkus verwendet.<br /> <br /> == Aufbau und chemische Funktionsweise ==<br /> [[Bild:Zink-Braunstein-Zelle.png|thumb|Quelle: Wikipedia|350px]]<br /> Der Aufbau einer Batterie (Zink – Kohle Batterie) lässt sich wie folgt beschreiben:<br /> Eine Handelsübliche Zink- Kohle Batterie<br /> besteht im Wesentlichen aus 2 Komponenten.<br /> Einem Zinkbecher der mit einer Salmiaklösung <br /> und Braunstein gefüllt ist und einem Kohlestift, <br /> der in dem Zinkbecher steckt.<br /> Die übliche Spannung einer „frischen“<br /> Batterie dieser Art beträgt 1,5 Volt.<br /> <br /> Die Funktionsweise entspricht dem <br /> galvanischen Prinzip, was bedeutet dass <br /> die chemische Energie, welche in der <br /> Batterie in Form Ionen gespeichert ist,<br /> in elektrische Energie umgewandelt wird.<br /> Die Reaktion geschieht auf Grundlage einer <br /> Redox-Reaktion. Der Zinkbecher, also die <br /> Zinkelektrode gibt Zn ++ Ionen ab und<br /> lädt sich dadurch negativ auf.<br /> Dadurch dass die Zinkelektrode nicht über den <br /> Kohlestift mit dem äußeren Stromkreis verbunden ist,<br /> fließen ihre „überschüssigen“ Elektronen nicht ab und dadurch wird der Austritt weiterer <br /> Zn ++ Ionen verhindert. Durch diese Begebenheit stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein.<br /> Die positiven Zinkionen, welche sich nun im Salmiak (Elektrolyt) befinden, laden den Kohlestab positiv auf und es bildet sich eine Spannung von 1,5 Volt zwischen den Elektroden aus. Wenn der äußere Stromkreis nun geschlossen wird fließen die Elektronen vom Zink über das Gerät (z.B. MP3 Player) zum Kohlestab und ziehen dadurch die positiven Ionen zur Kohleelektrode. Da das oben beschriebene Gleichgewicht nun folglich nicht mehr vorhanden ist, fließen weiterhin Zn++ Ionen in den Salmiak. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden und funktioniert erst dann nicht mehr, wenn der Elektrolyt keine Zn++ Ionen mehr aufnehmen kann.<br /> <br /> Beim Anblick einer stark benutzen Batterie fällt auf, dass der Zinkbecher extrem zerfressen ist, was darauf schließen lässt dass der sich der Zink bei der Ionenabgabe zersetzt.<br /> Eine Galvanische Zelle funktioniert im Allgemeinen ähnlich, jedoch ist der schematische Aufbau wesentlich simpler. Zwei Halbzellen werden durch eine Ionenbrücke, die Elektroden durch einen Draht verbunden und beim eintauchen der jeweiligen Elektrode in ihre Lösung wird der Stromkreis geschlossen.<br /> <br /> == Technische Verwendung ==<br /> <br /> In der Technik finden heutzutage fast ausschließlich Akkumulatoren Verwendung. Nur veraltete Geräte wie z.B. Walkmans sind noch auf Primärbatterien angewiesen.<br /> In technischen Bereichen, wo besonderst leistungsfähige Batterien benötigt werden, wie bei einer Weltraumsonde, wird auf so genannte Atombatterien zurückgegriffen.<br /> Diese funktionieren nicht auf der Basis von Kernspaltung oder Kernfusion, sondern durch dem Zerfall von instabilen Atomen, wie z.B. Plutonium. Der Zerfall des instabilen Atoms verursacht Wärme welche durch einen thermoelektrischen Generator ohne bewegliche Teile in Strom umgewandelt wird.<br /> Dadurch können Raumsonden ohne auf Solarenenergie angewiesen zu sein Jahrzehnte lang im All Informationen sammeln.<br /> <br /> == Entsorgung ==<br /> <br /> [[Bild:Batterierecycling.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|120px]]Batterien und Akkumulatoren können in Deutschland im Einzelhandel kostenlos zurückgegeben werden. Sie sollten auf keinen Fall mit dem Hausmüll entsorgt werden, da sie potentiell Umwelt schädigende Substanzen enthalten. Außerdem kann durch das Recyceln vermieden werden, dass wertvolle Rohstoffe verloren gehen. Während des Recyclingprozesses werden die Rohstoffe getrennt und mit Hilfe von z.B. Magnesiumoxid reduziert.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> .<br /> <br /> == Übungsaufgabe ==<br /> <br /> Am Pluspol (Kathode) spielt sich folgende Reaktion ab:<br /> <br /> [[Bild:Pluspol_kathode_aufg.PNG]]<br /> <br /> Gleiche die Reaktionsgleichung aus!<br /> <br /> <br /> Am Minuspol (Anode) gibt Zink-elektronen ab.<br /> <br /> [[Bild:Zn_zn2_2e_aufgabe.PNG]]<br /> <br /> Vervollständige die Reaktionsgleichung!<br /> <br /> <br /> <br /> Die Lösungen gibt es [[Elektrochemische_Energiespeicher:_Antworten|hier]].<br /> <br /> == Versuch ==<br /> [[Bild:Wiki-versuch.JPG|thumb|Versuchsaufbau|233px]]<br /> <br /> === Zweck des Versuchs ===<br /> Kann durch die Kombination von einem Apfel mit zwei Elektroden Strom erzeugt werden?<br /> <br /> === Geräte und Hilfsmittel ===<br /> Zwei Äpfel, vier Kabel, einen Strommesser, drei Kupfer- und drei Zinkelektroden<br /> <br /> === Versuchsvorbereitung ===<br /> Zunächst stecken wii die Elektroden in die Äpfel. Hierbei muss beachtet werden, dass die Anzahl von Zinkelektroden welche in einem Apfel stecken immer gleich der Anzahl von Kupferelektoden sein muss.<br /> Außerdem ist es äußerst wichtig das sich die Elektroden innerhalb des Apfel &lt;u&gt;'''nicht'''&lt;/u&gt; berühren.<br /> Jetzt werden die elektroden nach folgendem Muster mit den Kabeln untereinander verbunden:<br /> <br /> Strommesser -<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> - Strommesser<br /> <br /> === Versuchsbeobachtung===<br /> Beim schließen der Stromkreises sieht man auf dem Strommesser, dass ein Gleichstrom von ca. 2V fließt.<br /> <br /> === Auswertung ===<br /> siehe voriger Artikel: Funktionsweise<br /> <br /> == Weblinks ==<br /> * [http://www.google.de/search?hl=de&amp;q=&amp;meta=|{{PAGENAME}} als Google-Suchbegriff]<br /> * [http://de.wikipedia.org/wiki/{{PAGENAME}} {{PAGENAME}} in der Wikipedia]<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Kategorie:Chemie]]</div>

Dave http://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Elektrochemische_Energiespeicher&diff=43083 2009-03-09T07:49:17Z

<p>Dave: /* Weblinks */</p> <hr /> <div>{{navi|Chemie in Umwelt und Technik|Elektrochemische Spannungsreihe}}<br /> <br /> [[Bild:800px-Battery.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|300px]]<br /> <br /> <br /> == Was ist eine Batterie? ==<br /> === Die Primärbatterie ===<br /> <br /> Eine Primärbatterie ist ein elektrochemischer Speicher für Energie. Sie ist auch in der Lage die in ihr gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Daher spricht man auch von einem Wandler (Vgl. [[Chemolumineszenz|Knicklicht]]: Chemische Energie wird in Strahlungsenergie umgewandelt.). Die Primärbatterie kann, im Gegensatz zum Akkumulator nicht wieder aufgeladen werden. Das heißt, dass der chemische Prozess nicht umgekehrt wiederholt werden kann, und es nicht möglich ist elektrische Energie wieder in Form von chemischer Energie in der Primärbatterie zu speichern.<br /> Daher muss eine Batterie nach einmaliger Benutzung entsorgt werden.<br /> <br /> === Der Akkumulator (Umgangssprachlich: Akku) ===<br /> <br /> Ein Akkumulator ist ein Speicher für Elektrizität und <br /> arbeitet mit mehreren Sekundärzellen, welche ein<br /> wiederaufladen ermöglichen. Das wiederaufladen<br /> geschieht durch sogenannte Kondensatoren, welche<br /> die elektrische Energie ohne chemischen Umweg speichert.<br /> Das Entladen der gespeicherten Energie an einem<br /> Benutzerdefinierten Stromnetz erfolgt nach dem<br /> gleichem Funktionsprinzip wie bei der Primärbatterie. <br /> Da bei der Aufladung von Akkumulatoren Wärme entsteht,<br /> steht nicht die vollständige zum Aufladen verwendete<br /> Energie nach dem Ladezyklus zur Verfügung.<br /> Das Verhältnis der zur Verfügung stehenden, und <br /> der aufgewendeten Energie wird als Ladewirkungsgrad<br /> bezeichnet. Dieser beträgt bei herkömmlichen Akkumulatoren ca. 80%.<br /> <br /> === Vergleich zur [[Brennstoffzelle]] ===<br /> <br /> Die Funktionsweise der Entladung bei Primärbatterien und Akkumulatoren lässt sich zur vereinfachten Veranschaulichung auch mit dem Funktionsprinzip der [[Brennstoffzelle]] vergleichen.<br /> Der wichtige Unterschied besteht darin, dass die [[Brennstoffzelle]] eine kontinuierliche Zufuhr von elektrochemisch reagierenden Substanzen benötigt.<br /> <br /> == Geschichtliche Entwicklung ==<br /> <br /> Ein Batterieähnliches Gebilde wurde um 1936 von Wilhelm König bei Ausgrabungen in der nähe von Bagdad gefunden. Daher nennt man es im Volksmund auch „Bagdad Batterie“.<br /> Die Entstehungszeit wird ganz grob auf das Jahr Null geschätzt.<br /> Die „Bagdad Batterie“ besteht aus einem 18cm hohen, vasenförmigen Tongefäß, welches bei den Ausgrabungen wahrscheinlich luftdicht verschlossen war. [[Bild:Ironie_pile_Bagdad.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|233px]]Im inneren befindet sich ein Kupferzylinder in dem ein vollständig oxidiertes Eisenstäbchen steckt. Dieses guckt ca. einen cm aus der „Batterie“ heraus und könnte als Kontakt gedient haben. Das herausschauende Ende war vermutlich mit Blei überzogen, jedoch besteht zwischen den Metallen kein leitender Kontakt.<br /> Mehrere Geräte dieser Art hätten <br /> Elektrizität liefern können, was die. <br /> bisherige Annahme, zu <br /> dieser Zeit gab es noch <br /> keinen Strom, untergräbt. <br /> Das eine Gerät ist jedoch<br /> die einzige jemals <br /> gefundene „Batterie“ dieser Art.<br /> Die bewiesene Entwicklung einer<br /> herkömmlichen Batterie fing, wie<br /> so oft, mit einem Zufall an. Der <br /> italienische Arzt Luigi Galvani <br /> entdeckte, dass ein Froschschenkel,<br /> wenn man ihn mit Instrumenten <br /> verschiedener Metallzugehörigkeit<br /> berührt, durch elektrische Impulse <br /> anfängt zu Zucken.<br /> Heutige Batterien wandeln<br /> chemische Energie nach dem<br /> galvanische Prinzip in elektrische Energie um. Daher nennt man eine Batterie auch galvanisches Element. Auf die Funktionsweise wird im nächsten Punkt eingegangen.<br /> Durch die Verbindung des oben genannten galvanischen Elementes mit einem Kondensator wurde der Akkumulator geschaffen, also die wieder aufladbare Batterie.<br /> Heutzutage gibt es nur noch sehr wenig Geräte, welche mit Primärbatterien arbeiten. Im Prinzip werden ausschließlich Akkus verwendet.<br /> <br /> == Aufbau und chemische Funktionsweise ==<br /> [[Bild:Zink-Braunstein-Zelle.png|thumb|Quelle: Wikipedia|350px]]<br /> Der Aufbau einer Batterie (Zink – Kohle Batterie) lässt sich wie folgt beschreiben:<br /> Eine Handelsübliche Zink- Kohle Batterie<br /> besteht im Wesentlichen aus 2 Komponenten.<br /> Einem Zinkbecher der mit einer Salmiaklösung <br /> und Braunstein gefüllt ist und einem Kohlestift, <br /> der in dem Zinkbecher steckt.<br /> Die übliche Spannung einer „frischen“<br /> Batterie dieser Art beträgt 1,5 Volt.<br /> <br /> Die Funktionsweise entspricht dem <br /> galvanischen Prinzip, was bedeutet dass <br /> die chemische Energie, welche in der <br /> Batterie in Form Ionen gespeichert ist,<br /> in elektrische Energie umgewandelt wird.<br /> Die Reaktion geschieht auf Grundlage einer <br /> Redox-Reaktion. Der Zinkbecher, also die <br /> Zinkelektrode gibt Zn ++ Ionen ab und<br /> lädt sich dadurch negativ auf.<br /> Dadurch dass die Zinkelektrode nicht über den <br /> Kohlestift mit dem äußeren Stromkreis verbunden ist,<br /> fließen ihre „überschüssigen“ Elektronen nicht ab und dadurch wird der Austritt weiterer <br /> Zn ++ Ionen verhindert. Durch diese Begebenheit stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein.<br /> Die positiven Zinkionen, welche sich nun im Salmiak (Elektrolyt) befinden, laden den Kohlestab positiv auf und es bildet sich eine Spannung von 1,5 Volt zwischen den Elektroden aus. Wenn der äußere Stromkreis nun geschlossen wird fließen die Elektronen vom Zink über das Gerät (z.B. MP3 Player) zum Kohlestab und ziehen dadurch die positiven Ionen zur Kohleelektrode. Da das oben beschriebene Gleichgewicht nun folglich nicht mehr vorhanden ist, fließen weiterhin Zn++ Ionen in den Salmiak. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden und funktioniert erst dann nicht mehr, wenn der Elektrolyt keine Zn++ Ionen mehr aufnehmen kann.<br /> <br /> Beim Anblick einer stark benutzen Batterie fällt auf, dass der Zinkbecher extrem zerfressen ist, was darauf schließen lässt dass der sich der Zink bei der Ionenabgabe zersetzt.<br /> Eine Galvanische Zelle funktioniert im Allgemeinen ähnlich, jedoch ist der schematische Aufbau wesentlich simpler. Zwei Halbzellen werden durch eine Ionenbrücke, die Elektroden durch einen Draht verbunden und beim eintauchen der jeweiligen Elektrode in ihre Lösung wird der Stromkreis geschlossen.<br /> <br /> == Technische Verwendung ==<br /> <br /> In der Technik finden heutzutage fast ausschließlich Akkumulatoren Verwendung. Nur veraltete Geräte wie z.B. Walkmans sind noch auf Primärbatterien angewiesen.<br /> In technischen Bereichen, wo besonderst leistungsfähige Batterien benötigt werden, wie bei einer Weltraumsonde, wird auf so genannte Atombatterien zurückgegriffen.<br /> Diese funktionieren nicht auf der Basis von Kernspaltung oder Kernfusion, sondern durch dem Zerfall von instabilen Atomen, wie z.B. Plutonium. Der Zerfall des instabilen Atoms verursacht Wärme welche durch einen thermoelektrischen Generator ohne bewegliche Teile in Strom umgewandelt wird.<br /> Dadurch können Raumsonden ohne auf Solarenenergie angewiesen zu sein Jahrzehnte lang im All Informationen sammeln.<br /> <br /> == Entsorgung ==<br /> <br /> [[Bild:Batterierecycling.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|120px]]Batterien und Akkumulatoren können in Deutschland im Einzelhandel kostenlos zurückgegeben werden. Sie sollten auf keinen Fall mit dem Hausmüll entsorgt werden, da sie potentiell Umwelt schädigende Substanzen enthalten. Außerdem kann durch das Recyceln vermieden werden, dass wertvolle Rohstoffe verloren gehen. Während des Recyclingprozesses werden die Rohstoffe getrennt und mit Hilfe von z.B. Magnesiumoxid reduziert.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> .<br /> <br /> == Übungsaufgabe ==<br /> <br /> Am Pluspol (Kathode) spielt sich folgende Reaktion ab:<br /> <br /> [[Bild:Pluspol_kathode_aufg.PNG]]<br /> <br /> Gleiche die Reaktionsgleichung aus!<br /> <br /> <br /> Am Minuspol (Anode) gibt Zink-elektronen ab.<br /> <br /> [[Bild:Zn_zn2_2e_aufgabe.PNG]]<br /> <br /> Vervollständige die Reaktionsgleichung!<br /> <br /> <br /> <br /> Die Lösungen gibt es [[Elektrochemische_Energiespeicher:_Antworten|hier]].<br /> <br /> == Versuch ==<br /> [[Bild:Wiki-versuch.JPG|thumb|Versuchsaufbau|233px]]<br /> <br /> === Zweck des Versuchs ===<br /> Kann durch die Kombination von einem Apfel mit zwei Elektroden Strom erzeugt werden?<br /> <br /> === Geräte und Hilfsmittel ===<br /> Zwei Äpfel, vier Kabel, einen Strommesser, drei Kupfer- und drei Zinkelektroden<br /> <br /> === Versuchsvorbereitung ===<br /> Zunächst stecken wii die Elektroden in die Äpfel. Hierbei muss beachtet werden, dass die Anzahl von Zinkelektroden welche in einem Apfel stecken immer gleich der Anzahl von Kupferelektoden sein muss.<br /> Außerdem ist es äußerst wichtig das sich die Elektroden innerhalb des Apfel &lt;u&gt;'''nicht'''&lt;/u&gt; berühren.<br /> Jetzt werden die elektroden nach folgendem Muster mit den Kabeln untereinander verbunden:<br /> <br /> Strommesser -<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> - Strommesser<br /> <br /> === Versuchsbeobachtung===<br /> Beim schließen der Stromkreises sieht man auf dem Strommesser, dass ein Gleichstrom von ca. 2V fließt.<br /> <br /> === Auswertung ===<br /> siehe voriger Artikel: Funktionsweise<br /> <br /> == Weblinks ==<br /> * [http://www.google.de/search?hl=de&amp;q=&amp;meta=|Batterie als Google-Suchbegriff]<br /> * [http://de.wikipedia.org/wiki/{{PAGENAME}} {{PAGENAME}} in der Wikipedia]<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Kategorie:Chemie]]</div>

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<p>Dave: /* Weblinks */</p> <hr /> <div>{{navi|Chemie in Umwelt und Technik|Elektrochemische Spannungsreihe}}<br /> <br /> [[Bild:800px-Battery.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|300px]]<br /> <br /> <br /> == Was ist eine Batterie? ==<br /> === Die Primärbatterie ===<br /> <br /> Eine Primärbatterie ist ein elektrochemischer Speicher für Energie. Sie ist auch in der Lage die in ihr gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Daher spricht man auch von einem Wandler (Vgl. [[Chemolumineszenz|Knicklicht]]: Chemische Energie wird in Strahlungsenergie umgewandelt.). Die Primärbatterie kann, im Gegensatz zum Akkumulator nicht wieder aufgeladen werden. Das heißt, dass der chemische Prozess nicht umgekehrt wiederholt werden kann, und es nicht möglich ist elektrische Energie wieder in Form von chemischer Energie in der Primärbatterie zu speichern.<br /> Daher muss eine Batterie nach einmaliger Benutzung entsorgt werden.<br /> <br /> === Der Akkumulator (Umgangssprachlich: Akku) ===<br /> <br /> Ein Akkumulator ist ein Speicher für Elektrizität und <br /> arbeitet mit mehreren Sekundärzellen, welche ein<br /> wiederaufladen ermöglichen. Das wiederaufladen<br /> geschieht durch sogenannte Kondensatoren, welche<br /> die elektrische Energie ohne chemischen Umweg speichert.<br /> Das Entladen der gespeicherten Energie an einem<br /> Benutzerdefinierten Stromnetz erfolgt nach dem<br /> gleichem Funktionsprinzip wie bei der Primärbatterie. <br /> Da bei der Aufladung von Akkumulatoren Wärme entsteht,<br /> steht nicht die vollständige zum Aufladen verwendete<br /> Energie nach dem Ladezyklus zur Verfügung.<br /> Das Verhältnis der zur Verfügung stehenden, und <br /> der aufgewendeten Energie wird als Ladewirkungsgrad<br /> bezeichnet. Dieser beträgt bei herkömmlichen Akkumulatoren ca. 80%.<br /> <br /> === Vergleich zur [[Brennstoffzelle]] ===<br /> <br /> Die Funktionsweise der Entladung bei Primärbatterien und Akkumulatoren lässt sich zur vereinfachten Veranschaulichung auch mit dem Funktionsprinzip der [[Brennstoffzelle]] vergleichen.<br /> Der wichtige Unterschied besteht darin, dass die [[Brennstoffzelle]] eine kontinuierliche Zufuhr von elektrochemisch reagierenden Substanzen benötigt.<br /> <br /> == Geschichtliche Entwicklung ==<br /> <br /> Ein Batterieähnliches Gebilde wurde um 1936 von Wilhelm König bei Ausgrabungen in der nähe von Bagdad gefunden. Daher nennt man es im Volksmund auch „Bagdad Batterie“.<br /> Die Entstehungszeit wird ganz grob auf das Jahr Null geschätzt.<br /> Die „Bagdad Batterie“ besteht aus einem 18cm hohen, vasenförmigen Tongefäß, welches bei den Ausgrabungen wahrscheinlich luftdicht verschlossen war. [[Bild:Ironie_pile_Bagdad.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|233px]]Im inneren befindet sich ein Kupferzylinder in dem ein vollständig oxidiertes Eisenstäbchen steckt. Dieses guckt ca. einen cm aus der „Batterie“ heraus und könnte als Kontakt gedient haben. Das herausschauende Ende war vermutlich mit Blei überzogen, jedoch besteht zwischen den Metallen kein leitender Kontakt.<br /> Mehrere Geräte dieser Art hätten <br /> Elektrizität liefern können, was die. <br /> bisherige Annahme, zu <br /> dieser Zeit gab es noch <br /> keinen Strom, untergräbt. <br /> Das eine Gerät ist jedoch<br /> die einzige jemals <br /> gefundene „Batterie“ dieser Art.<br /> Die bewiesene Entwicklung einer<br /> herkömmlichen Batterie fing, wie<br /> so oft, mit einem Zufall an. Der <br /> italienische Arzt Luigi Galvani <br /> entdeckte, dass ein Froschschenkel,<br /> wenn man ihn mit Instrumenten <br /> verschiedener Metallzugehörigkeit<br /> berührt, durch elektrische Impulse <br /> anfängt zu Zucken.<br /> Heutige Batterien wandeln<br /> chemische Energie nach dem<br /> galvanische Prinzip in elektrische Energie um. Daher nennt man eine Batterie auch galvanisches Element. Auf die Funktionsweise wird im nächsten Punkt eingegangen.<br /> Durch die Verbindung des oben genannten galvanischen Elementes mit einem Kondensator wurde der Akkumulator geschaffen, also die wieder aufladbare Batterie.<br /> Heutzutage gibt es nur noch sehr wenig Geräte, welche mit Primärbatterien arbeiten. Im Prinzip werden ausschließlich Akkus verwendet.<br /> <br /> == Aufbau und chemische Funktionsweise ==<br /> [[Bild:Zink-Braunstein-Zelle.png|thumb|Quelle: Wikipedia|350px]]<br /> Der Aufbau einer Batterie (Zink – Kohle Batterie) lässt sich wie folgt beschreiben:<br /> Eine Handelsübliche Zink- Kohle Batterie<br /> besteht im Wesentlichen aus 2 Komponenten.<br /> Einem Zinkbecher der mit einer Salmiaklösung <br /> und Braunstein gefüllt ist und einem Kohlestift, <br /> der in dem Zinkbecher steckt.<br /> Die übliche Spannung einer „frischen“<br /> Batterie dieser Art beträgt 1,5 Volt.<br /> <br /> Die Funktionsweise entspricht dem <br /> galvanischen Prinzip, was bedeutet dass <br /> die chemische Energie, welche in der <br /> Batterie in Form Ionen gespeichert ist,<br /> in elektrische Energie umgewandelt wird.<br /> Die Reaktion geschieht auf Grundlage einer <br /> Redox-Reaktion. Der Zinkbecher, also die <br /> Zinkelektrode gibt Zn ++ Ionen ab und<br /> lädt sich dadurch negativ auf.<br /> Dadurch dass die Zinkelektrode nicht über den <br /> Kohlestift mit dem äußeren Stromkreis verbunden ist,<br /> fließen ihre „überschüssigen“ Elektronen nicht ab und dadurch wird der Austritt weiterer <br /> Zn ++ Ionen verhindert. Durch diese Begebenheit stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein.<br /> Die positiven Zinkionen, welche sich nun im Salmiak (Elektrolyt) befinden, laden den Kohlestab positiv auf und es bildet sich eine Spannung von 1,5 Volt zwischen den Elektroden aus. Wenn der äußere Stromkreis nun geschlossen wird fließen die Elektronen vom Zink über das Gerät (z.B. MP3 Player) zum Kohlestab und ziehen dadurch die positiven Ionen zur Kohleelektrode. Da das oben beschriebene Gleichgewicht nun folglich nicht mehr vorhanden ist, fließen weiterhin Zn++ Ionen in den Salmiak. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden und funktioniert erst dann nicht mehr, wenn der Elektrolyt keine Zn++ Ionen mehr aufnehmen kann.<br /> <br /> Beim Anblick einer stark benutzen Batterie fällt auf, dass der Zinkbecher extrem zerfressen ist, was darauf schließen lässt dass der sich der Zink bei der Ionenabgabe zersetzt.<br /> Eine Galvanische Zelle funktioniert im Allgemeinen ähnlich, jedoch ist der schematische Aufbau wesentlich simpler. Zwei Halbzellen werden durch eine Ionenbrücke, die Elektroden durch einen Draht verbunden und beim eintauchen der jeweiligen Elektrode in ihre Lösung wird der Stromkreis geschlossen.<br /> <br /> == Technische Verwendung ==<br /> <br /> In der Technik finden heutzutage fast ausschließlich Akkumulatoren Verwendung. Nur veraltete Geräte wie z.B. Walkmans sind noch auf Primärbatterien angewiesen.<br /> In technischen Bereichen, wo besonderst leistungsfähige Batterien benötigt werden, wie bei einer Weltraumsonde, wird auf so genannte Atombatterien zurückgegriffen.<br /> Diese funktionieren nicht auf der Basis von Kernspaltung oder Kernfusion, sondern durch dem Zerfall von instabilen Atomen, wie z.B. Plutonium. Der Zerfall des instabilen Atoms verursacht Wärme welche durch einen thermoelektrischen Generator ohne bewegliche Teile in Strom umgewandelt wird.<br /> Dadurch können Raumsonden ohne auf Solarenenergie angewiesen zu sein Jahrzehnte lang im All Informationen sammeln.<br /> <br /> == Entsorgung ==<br /> <br /> [[Bild:Batterierecycling.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|120px]]Batterien und Akkumulatoren können in Deutschland im Einzelhandel kostenlos zurückgegeben werden. Sie sollten auf keinen Fall mit dem Hausmüll entsorgt werden, da sie potentiell Umwelt schädigende Substanzen enthalten. Außerdem kann durch das Recyceln vermieden werden, dass wertvolle Rohstoffe verloren gehen. Während des Recyclingprozesses werden die Rohstoffe getrennt und mit Hilfe von z.B. Magnesiumoxid reduziert.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> .<br /> <br /> == Übungsaufgabe ==<br /> <br /> Am Pluspol (Kathode) spielt sich folgende Reaktion ab:<br /> <br /> [[Bild:Pluspol_kathode_aufg.PNG]]<br /> <br /> Gleiche die Reaktionsgleichung aus!<br /> <br /> <br /> Am Minuspol (Anode) gibt Zink-elektronen ab.<br /> <br /> [[Bild:Zn_zn2_2e_aufgabe.PNG]]<br /> <br /> Vervollständige die Reaktionsgleichung!<br /> <br /> <br /> <br /> Die Lösungen gibt es [[Elektrochemische_Energiespeicher:_Antworten|hier]].<br /> <br /> == Versuch ==<br /> [[Bild:Wiki-versuch.JPG|thumb|Versuchsaufbau|233px]]<br /> <br /> === Zweck des Versuchs ===<br /> Kann durch die Kombination von einem Apfel mit zwei Elektroden Strom erzeugt werden?<br /> <br /> === Geräte und Hilfsmittel ===<br /> Zwei Äpfel, vier Kabel, einen Strommesser, drei Kupfer- und drei Zinkelektroden<br /> <br /> === Versuchsvorbereitung ===<br /> Zunächst stecken wii die Elektroden in die Äpfel. Hierbei muss beachtet werden, dass die Anzahl von Zinkelektroden welche in einem Apfel stecken immer gleich der Anzahl von Kupferelektoden sein muss.<br /> Außerdem ist es äußerst wichtig das sich die Elektroden innerhalb des Apfel &lt;u&gt;'''nicht'''&lt;/u&gt; berühren.<br /> Jetzt werden die elektroden nach folgendem Muster mit den Kabeln untereinander verbunden:<br /> <br /> Strommesser -<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> - Strommesser<br /> <br /> === Versuchsbeobachtung===<br /> Beim schließen der Stromkreises sieht man auf dem Strommesser, dass ein Gleichstrom von ca. 2V fließt.<br /> <br /> === Auswertung ===<br /> siehe voriger Artikel: Funktionsweise<br /> <br /> == Weblinks ==<br /> * [http://www.google.de/search?hl=de&amp;q={{PAGENAME}}&amp;meta= Batterie als Google-Suchbegriff]<br /> * [http://de.wikipedia.org/wiki/{{PAGENAME}} {{PAGENAME}} in der Wikipedia]<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Kategorie:Chemie]]</div>

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<p>Dave: /* Weblinks */</p> <hr /> <div>{{navi|Chemie in Umwelt und Technik|Elektrochemische Spannungsreihe}}<br /> <br /> [[Bild:800px-Battery.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|300px]]<br /> <br /> <br /> == Was ist eine Batterie? ==<br /> === Die Primärbatterie ===<br /> <br /> Eine Primärbatterie ist ein elektrochemischer Speicher für Energie. Sie ist auch in der Lage die in ihr gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Daher spricht man auch von einem Wandler (Vgl. [[Chemolumineszenz|Knicklicht]]: Chemische Energie wird in Strahlungsenergie umgewandelt.). Die Primärbatterie kann, im Gegensatz zum Akkumulator nicht wieder aufgeladen werden. Das heißt, dass der chemische Prozess nicht umgekehrt wiederholt werden kann, und es nicht möglich ist elektrische Energie wieder in Form von chemischer Energie in der Primärbatterie zu speichern.<br /> Daher muss eine Batterie nach einmaliger Benutzung entsorgt werden.<br /> <br /> === Der Akkumulator (Umgangssprachlich: Akku) ===<br /> <br /> Ein Akkumulator ist ein Speicher für Elektrizität und <br /> arbeitet mit mehreren Sekundärzellen, welche ein<br /> wiederaufladen ermöglichen. Das wiederaufladen<br /> geschieht durch sogenannte Kondensatoren, welche<br /> die elektrische Energie ohne chemischen Umweg speichert.<br /> Das Entladen der gespeicherten Energie an einem<br /> Benutzerdefinierten Stromnetz erfolgt nach dem<br /> gleichem Funktionsprinzip wie bei der Primärbatterie. <br /> Da bei der Aufladung von Akkumulatoren Wärme entsteht,<br /> steht nicht die vollständige zum Aufladen verwendete<br /> Energie nach dem Ladezyklus zur Verfügung.<br /> Das Verhältnis der zur Verfügung stehenden, und <br /> der aufgewendeten Energie wird als Ladewirkungsgrad<br /> bezeichnet. Dieser beträgt bei herkömmlichen Akkumulatoren ca. 80%.<br /> <br /> === Vergleich zur [[Brennstoffzelle]] ===<br /> <br /> Die Funktionsweise der Entladung bei Primärbatterien und Akkumulatoren lässt sich zur vereinfachten Veranschaulichung auch mit dem Funktionsprinzip der [[Brennstoffzelle]] vergleichen.<br /> Der wichtige Unterschied besteht darin, dass die [[Brennstoffzelle]] eine kontinuierliche Zufuhr von elektrochemisch reagierenden Substanzen benötigt.<br /> <br /> == Geschichtliche Entwicklung ==<br /> <br /> Ein Batterieähnliches Gebilde wurde um 1936 von Wilhelm König bei Ausgrabungen in der nähe von Bagdad gefunden. Daher nennt man es im Volksmund auch „Bagdad Batterie“.<br /> Die Entstehungszeit wird ganz grob auf das Jahr Null geschätzt.<br /> Die „Bagdad Batterie“ besteht aus einem 18cm hohen, vasenförmigen Tongefäß, welches bei den Ausgrabungen wahrscheinlich luftdicht verschlossen war. [[Bild:Ironie_pile_Bagdad.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|233px]]Im inneren befindet sich ein Kupferzylinder in dem ein vollständig oxidiertes Eisenstäbchen steckt. Dieses guckt ca. einen cm aus der „Batterie“ heraus und könnte als Kontakt gedient haben. Das herausschauende Ende war vermutlich mit Blei überzogen, jedoch besteht zwischen den Metallen kein leitender Kontakt.<br /> Mehrere Geräte dieser Art hätten <br /> Elektrizität liefern können, was die. <br /> bisherige Annahme, zu <br /> dieser Zeit gab es noch <br /> keinen Strom, untergräbt. <br /> Das eine Gerät ist jedoch<br /> die einzige jemals <br /> gefundene „Batterie“ dieser Art.<br /> Die bewiesene Entwicklung einer<br /> herkömmlichen Batterie fing, wie<br /> so oft, mit einem Zufall an. Der <br /> italienische Arzt Luigi Galvani <br /> entdeckte, dass ein Froschschenkel,<br /> wenn man ihn mit Instrumenten <br /> verschiedener Metallzugehörigkeit<br /> berührt, durch elektrische Impulse <br /> anfängt zu Zucken.<br /> Heutige Batterien wandeln<br /> chemische Energie nach dem<br /> galvanische Prinzip in elektrische Energie um. Daher nennt man eine Batterie auch galvanisches Element. Auf die Funktionsweise wird im nächsten Punkt eingegangen.<br /> Durch die Verbindung des oben genannten galvanischen Elementes mit einem Kondensator wurde der Akkumulator geschaffen, also die wieder aufladbare Batterie.<br /> Heutzutage gibt es nur noch sehr wenig Geräte, welche mit Primärbatterien arbeiten. Im Prinzip werden ausschließlich Akkus verwendet.<br /> <br /> == Aufbau und chemische Funktionsweise ==<br /> [[Bild:Zink-Braunstein-Zelle.png|thumb|Quelle: Wikipedia|350px]]<br /> Der Aufbau einer Batterie (Zink – Kohle Batterie) lässt sich wie folgt beschreiben:<br /> Eine Handelsübliche Zink- Kohle Batterie<br /> besteht im Wesentlichen aus 2 Komponenten.<br /> Einem Zinkbecher der mit einer Salmiaklösung <br /> und Braunstein gefüllt ist und einem Kohlestift, <br /> der in dem Zinkbecher steckt.<br /> Die übliche Spannung einer „frischen“<br /> Batterie dieser Art beträgt 1,5 Volt.<br /> <br /> Die Funktionsweise entspricht dem <br /> galvanischen Prinzip, was bedeutet dass <br /> die chemische Energie, welche in der <br /> Batterie in Form Ionen gespeichert ist,<br /> in elektrische Energie umgewandelt wird.<br /> Die Reaktion geschieht auf Grundlage einer <br /> Redox-Reaktion. Der Zinkbecher, also die <br /> Zinkelektrode gibt Zn ++ Ionen ab und<br /> lädt sich dadurch negativ auf.<br /> Dadurch dass die Zinkelektrode nicht über den <br /> Kohlestift mit dem äußeren Stromkreis verbunden ist,<br /> fließen ihre „überschüssigen“ Elektronen nicht ab und dadurch wird der Austritt weiterer <br /> Zn ++ Ionen verhindert. Durch diese Begebenheit stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein.<br /> Die positiven Zinkionen, welche sich nun im Salmiak (Elektrolyt) befinden, laden den Kohlestab positiv auf und es bildet sich eine Spannung von 1,5 Volt zwischen den Elektroden aus. Wenn der äußere Stromkreis nun geschlossen wird fließen die Elektronen vom Zink über das Gerät (z.B. MP3 Player) zum Kohlestab und ziehen dadurch die positiven Ionen zur Kohleelektrode. Da das oben beschriebene Gleichgewicht nun folglich nicht mehr vorhanden ist, fließen weiterhin Zn++ Ionen in den Salmiak. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden und funktioniert erst dann nicht mehr, wenn der Elektrolyt keine Zn++ Ionen mehr aufnehmen kann.<br /> <br /> Beim Anblick einer stark benutzen Batterie fällt auf, dass der Zinkbecher extrem zerfressen ist, was darauf schließen lässt dass der sich der Zink bei der Ionenabgabe zersetzt.<br /> Eine Galvanische Zelle funktioniert im Allgemeinen ähnlich, jedoch ist der schematische Aufbau wesentlich simpler. Zwei Halbzellen werden durch eine Ionenbrücke, die Elektroden durch einen Draht verbunden und beim eintauchen der jeweiligen Elektrode in ihre Lösung wird der Stromkreis geschlossen.<br /> <br /> == Technische Verwendung ==<br /> <br /> In der Technik finden heutzutage fast ausschließlich Akkumulatoren Verwendung. Nur veraltete Geräte wie z.B. Walkmans sind noch auf Primärbatterien angewiesen.<br /> In technischen Bereichen, wo besonderst leistungsfähige Batterien benötigt werden, wie bei einer Weltraumsonde, wird auf so genannte Atombatterien zurückgegriffen.<br /> Diese funktionieren nicht auf der Basis von Kernspaltung oder Kernfusion, sondern durch dem Zerfall von instabilen Atomen, wie z.B. Plutonium. Der Zerfall des instabilen Atoms verursacht Wärme welche durch einen thermoelektrischen Generator ohne bewegliche Teile in Strom umgewandelt wird.<br /> Dadurch können Raumsonden ohne auf Solarenenergie angewiesen zu sein Jahrzehnte lang im All Informationen sammeln.<br /> <br /> == Entsorgung ==<br /> <br /> [[Bild:Batterierecycling.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|120px]]Batterien und Akkumulatoren können in Deutschland im Einzelhandel kostenlos zurückgegeben werden. Sie sollten auf keinen Fall mit dem Hausmüll entsorgt werden, da sie potentiell Umwelt schädigende Substanzen enthalten. Außerdem kann durch das Recyceln vermieden werden, dass wertvolle Rohstoffe verloren gehen. Während des Recyclingprozesses werden die Rohstoffe getrennt und mit Hilfe von z.B. Magnesiumoxid reduziert.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> .<br /> <br /> == Übungsaufgabe ==<br /> <br /> Am Pluspol (Kathode) spielt sich folgende Reaktion ab:<br /> <br /> [[Bild:Pluspol_kathode_aufg.PNG]]<br /> <br /> Gleiche die Reaktionsgleichung aus!<br /> <br /> <br /> Am Minuspol (Anode) gibt Zink-elektronen ab.<br /> <br /> [[Bild:Zn_zn2_2e_aufgabe.PNG]]<br /> <br /> Vervollständige die Reaktionsgleichung!<br /> <br /> <br /> <br /> Die Lösungen gibt es [[Elektrochemische_Energiespeicher:_Antworten|hier]].<br /> <br /> == Versuch ==<br /> [[Bild:Wiki-versuch.JPG|thumb|Versuchsaufbau|233px]]<br /> <br /> === Zweck des Versuchs ===<br /> Kann durch die Kombination von einem Apfel mit zwei Elektroden Strom erzeugt werden?<br /> <br /> === Geräte und Hilfsmittel ===<br /> Zwei Äpfel, vier Kabel, einen Strommesser, drei Kupfer- und drei Zinkelektroden<br /> <br /> === Versuchsvorbereitung ===<br /> Zunächst stecken wii die Elektroden in die Äpfel. Hierbei muss beachtet werden, dass die Anzahl von Zinkelektroden welche in einem Apfel stecken immer gleich der Anzahl von Kupferelektoden sein muss.<br /> Außerdem ist es äußerst wichtig das sich die Elektroden innerhalb des Apfel &lt;u&gt;'''nicht'''&lt;/u&gt; berühren.<br /> Jetzt werden die elektroden nach folgendem Muster mit den Kabeln untereinander verbunden:<br /> <br /> Strommesser -<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> - Strommesser<br /> <br /> === Versuchsbeobachtung===<br /> Beim schließen der Stromkreises sieht man auf dem Strommesser, dass ein Gleichstrom von ca. 2V fließt.<br /> <br /> === Auswertung ===<br /> siehe voriger Artikel: Funktionsweise<br /> <br /> == Weblinks ==<br /> * [http://www.google.de/search?hl=de&amp;q=Batterie{{PAGENAME}}&amp;meta= Batterie als Google-Suchbegriff]<br /> * [http://de.wikipedia.org/wiki/{{PAGENAME}} {{PAGENAME}} in der Wikipedia]<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Kategorie:Chemie]]</div>

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<p>Dave: </p> <hr /> <div>{{navi|Chemie in Umwelt und Technik|Elektrochemische Spannungsreihe}}<br /> <br /> [[Bild:800px-Battery.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|300px]]<br /> <br /> <br /> == Was ist eine Batterie? ==<br /> === Die Primärbatterie ===<br /> <br /> Eine Primärbatterie ist ein elektrochemischer Speicher für Energie. Sie ist auch in der Lage die in ihr gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Daher spricht man auch von einem Wandler (Vgl. [[Chemolumineszenz|Knicklicht]]: Chemische Energie wird in Strahlungsenergie umgewandelt.). Die Primärbatterie kann, im Gegensatz zum Akkumulator nicht wieder aufgeladen werden. Das heißt, dass der chemische Prozess nicht umgekehrt wiederholt werden kann, und es nicht möglich ist elektrische Energie wieder in Form von chemischer Energie in der Primärbatterie zu speichern.<br /> Daher muss eine Batterie nach einmaliger Benutzung entsorgt werden.<br /> <br /> === Der Akkumulator (Umgangssprachlich: Akku) ===<br /> <br /> Ein Akkumulator ist ein Speicher für Elektrizität und <br /> arbeitet mit mehreren Sekundärzellen, welche ein<br /> wiederaufladen ermöglichen. Das wiederaufladen<br /> geschieht durch sogenannte Kondensatoren, welche<br /> die elektrische Energie ohne chemischen Umweg speichert.<br /> Das Entladen der gespeicherten Energie an einem<br /> Benutzerdefinierten Stromnetz erfolgt nach dem<br /> gleichem Funktionsprinzip wie bei der Primärbatterie. <br /> Da bei der Aufladung von Akkumulatoren Wärme entsteht,<br /> steht nicht die vollständige zum Aufladen verwendete<br /> Energie nach dem Ladezyklus zur Verfügung.<br /> Das Verhältnis der zur Verfügung stehenden, und <br /> der aufgewendeten Energie wird als Ladewirkungsgrad<br /> bezeichnet. Dieser beträgt bei herkömmlichen Akkumulatoren ca. 80%.<br /> <br /> === Vergleich zur [[Brennstoffzelle]] ===<br /> <br /> Die Funktionsweise der Entladung bei Primärbatterien und Akkumulatoren lässt sich zur vereinfachten Veranschaulichung auch mit dem Funktionsprinzip der [[Brennstoffzelle]] vergleichen.<br /> Der wichtige Unterschied besteht darin, dass die [[Brennstoffzelle]] eine kontinuierliche Zufuhr von elektrochemisch reagierenden Substanzen benötigt.<br /> <br /> == Geschichtliche Entwicklung ==<br /> <br /> Ein Batterieähnliches Gebilde wurde um 1936 von Wilhelm König bei Ausgrabungen in der nähe von Bagdad gefunden. Daher nennt man es im Volksmund auch „Bagdad Batterie“.<br /> Die Entstehungszeit wird ganz grob auf das Jahr Null geschätzt.<br /> Die „Bagdad Batterie“ besteht aus einem 18cm hohen, vasenförmigen Tongefäß, welches bei den Ausgrabungen wahrscheinlich luftdicht verschlossen war. [[Bild:Ironie_pile_Bagdad.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|233px]]Im inneren befindet sich ein Kupferzylinder in dem ein vollständig oxidiertes Eisenstäbchen steckt. Dieses guckt ca. einen cm aus der „Batterie“ heraus und könnte als Kontakt gedient haben. Das herausschauende Ende war vermutlich mit Blei überzogen, jedoch besteht zwischen den Metallen kein leitender Kontakt.<br /> Mehrere Geräte dieser Art hätten <br /> Elektrizität liefern können, was die. <br /> bisherige Annahme, zu <br /> dieser Zeit gab es noch <br /> keinen Strom, untergräbt. <br /> Das eine Gerät ist jedoch<br /> die einzige jemals <br /> gefundene „Batterie“ dieser Art.<br /> Die bewiesene Entwicklung einer<br /> herkömmlichen Batterie fing, wie<br /> so oft, mit einem Zufall an. Der <br /> italienische Arzt Luigi Galvani <br /> entdeckte, dass ein Froschschenkel,<br /> wenn man ihn mit Instrumenten <br /> verschiedener Metallzugehörigkeit<br /> berührt, durch elektrische Impulse <br /> anfängt zu Zucken.<br /> Heutige Batterien wandeln<br /> chemische Energie nach dem<br /> galvanische Prinzip in elektrische Energie um. Daher nennt man eine Batterie auch galvanisches Element. Auf die Funktionsweise wird im nächsten Punkt eingegangen.<br /> Durch die Verbindung des oben genannten galvanischen Elementes mit einem Kondensator wurde der Akkumulator geschaffen, also die wieder aufladbare Batterie.<br /> Heutzutage gibt es nur noch sehr wenig Geräte, welche mit Primärbatterien arbeiten. Im Prinzip werden ausschließlich Akkus verwendet.<br /> <br /> == Aufbau und chemische Funktionsweise ==<br /> [[Bild:Zink-Braunstein-Zelle.png|thumb|Quelle: Wikipedia|350px]]<br /> Der Aufbau einer Batterie (Zink – Kohle Batterie) lässt sich wie folgt beschreiben:<br /> Eine Handelsübliche Zink- Kohle Batterie<br /> besteht im Wesentlichen aus 2 Komponenten.<br /> Einem Zinkbecher der mit einer Salmiaklösung <br /> und Braunstein gefüllt ist und einem Kohlestift, <br /> der in dem Zinkbecher steckt.<br /> Die übliche Spannung einer „frischen“<br /> Batterie dieser Art beträgt 1,5 Volt.<br /> <br /> Die Funktionsweise entspricht dem <br /> galvanischen Prinzip, was bedeutet dass <br /> die chemische Energie, welche in der <br /> Batterie in Form Ionen gespeichert ist,<br /> in elektrische Energie umgewandelt wird.<br /> Die Reaktion geschieht auf Grundlage einer <br /> Redox-Reaktion. Der Zinkbecher, also die <br /> Zinkelektrode gibt Zn ++ Ionen ab und<br /> lädt sich dadurch negativ auf.<br /> Dadurch dass die Zinkelektrode nicht über den <br /> Kohlestift mit dem äußeren Stromkreis verbunden ist,<br /> fließen ihre „überschüssigen“ Elektronen nicht ab und dadurch wird der Austritt weiterer <br /> Zn ++ Ionen verhindert. Durch diese Begebenheit stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein.<br /> Die positiven Zinkionen, welche sich nun im Salmiak (Elektrolyt) befinden, laden den Kohlestab positiv auf und es bildet sich eine Spannung von 1,5 Volt zwischen den Elektroden aus. Wenn der äußere Stromkreis nun geschlossen wird fließen die Elektronen vom Zink über das Gerät (z.B. MP3 Player) zum Kohlestab und ziehen dadurch die positiven Ionen zur Kohleelektrode. Da das oben beschriebene Gleichgewicht nun folglich nicht mehr vorhanden ist, fließen weiterhin Zn++ Ionen in den Salmiak. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden und funktioniert erst dann nicht mehr, wenn der Elektrolyt keine Zn++ Ionen mehr aufnehmen kann.<br /> <br /> Beim Anblick einer stark benutzen Batterie fällt auf, dass der Zinkbecher extrem zerfressen ist, was darauf schließen lässt dass der sich der Zink bei der Ionenabgabe zersetzt.<br /> Eine Galvanische Zelle funktioniert im Allgemeinen ähnlich, jedoch ist der schematische Aufbau wesentlich simpler. Zwei Halbzellen werden durch eine Ionenbrücke, die Elektroden durch einen Draht verbunden und beim eintauchen der jeweiligen Elektrode in ihre Lösung wird der Stromkreis geschlossen.<br /> <br /> == Technische Verwendung ==<br /> <br /> In der Technik finden heutzutage fast ausschließlich Akkumulatoren Verwendung. Nur veraltete Geräte wie z.B. Walkmans sind noch auf Primärbatterien angewiesen.<br /> In technischen Bereichen, wo besonderst leistungsfähige Batterien benötigt werden, wie bei einer Weltraumsonde, wird auf so genannte Atombatterien zurückgegriffen.<br /> Diese funktionieren nicht auf der Basis von Kernspaltung oder Kernfusion, sondern durch dem Zerfall von instabilen Atomen, wie z.B. Plutonium. Der Zerfall des instabilen Atoms verursacht Wärme welche durch einen thermoelektrischen Generator ohne bewegliche Teile in Strom umgewandelt wird.<br /> Dadurch können Raumsonden ohne auf Solarenenergie angewiesen zu sein Jahrzehnte lang im All Informationen sammeln.<br /> <br /> == Entsorgung ==<br /> <br /> [[Bild:Batterierecycling.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|120px]]Batterien und Akkumulatoren können in Deutschland im Einzelhandel kostenlos zurückgegeben werden. Sie sollten auf keinen Fall mit dem Hausmüll entsorgt werden, da sie potentiell Umwelt schädigende Substanzen enthalten. Außerdem kann durch das Recyceln vermieden werden, dass wertvolle Rohstoffe verloren gehen. Während des Recyclingprozesses werden die Rohstoffe getrennt und mit Hilfe von z.B. Magnesiumoxid reduziert.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> .<br /> <br /> == Übungsaufgabe ==<br /> <br /> Am Pluspol (Kathode) spielt sich folgende Reaktion ab:<br /> <br /> [[Bild:Pluspol_kathode_aufg.PNG]]<br /> <br /> Gleiche die Reaktionsgleichung aus!<br /> <br /> <br /> Am Minuspol (Anode) gibt Zink-elektronen ab.<br /> <br /> [[Bild:Zn_zn2_2e_aufgabe.PNG]]<br /> <br /> Vervollständige die Reaktionsgleichung!<br /> <br /> <br /> <br /> Die Lösungen gibt es [[Elektrochemische_Energiespeicher:_Antworten|hier]].<br /> <br /> == Versuch ==<br /> [[Bild:Wiki-versuch.JPG|thumb|Versuchsaufbau|233px]]<br /> <br /> === Zweck des Versuchs ===<br /> Kann durch die Kombination von einem Apfel mit zwei Elektroden Strom erzeugt werden?<br /> <br /> === Geräte und Hilfsmittel ===<br /> Zwei Äpfel, vier Kabel, einen Strommesser, drei Kupfer- und drei Zinkelektroden<br /> <br /> === Versuchsvorbereitung ===<br /> Zunächst stecken wii die Elektroden in die Äpfel. Hierbei muss beachtet werden, dass die Anzahl von Zinkelektroden welche in einem Apfel stecken immer gleich der Anzahl von Kupferelektoden sein muss.<br /> Außerdem ist es äußerst wichtig das sich die Elektroden innerhalb des Apfel &lt;u&gt;'''nicht'''&lt;/u&gt; berühren.<br /> Jetzt werden die elektroden nach folgendem Muster mit den Kabeln untereinander verbunden:<br /> <br /> Strommesser -<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> - Strommesser<br /> <br /> === Versuchsbeobachtung===<br /> Beim schließen der Stromkreises sieht man auf dem Strommesser, dass ein Gleichstrom von ca. 2V fließt.<br /> <br /> === Auswertung ===<br /> siehe voriger Artikel: Funktionsweise<br /> <br /> == Weblinks ==<br /> [[Kategorie:Chemie]]</div>

Dave http://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Elektrochemische_Energiespeicher&diff=43062 2009-03-09T07:43:05Z

<p>Dave: /* Übungsaufgabe */</p> <hr /> <div>{{navi|Chemie in Umwelt und Technik|Elektrochemische Spannungsreihe}}<br /> <br /> [[Bild:800px-Battery.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|300px]]<br /> <br /> <br /> == Was ist eine Batterie? ==<br /> === Die Primärbatterie ===<br /> <br /> Eine Primärbatterie ist ein elektrochemischer Speicher für Energie. Sie ist auch in der Lage die in ihr gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Daher spricht man auch von einem Wandler (Vgl. [[Chemolumineszenz|Knicklicht]]: Chemische Energie wird in Strahlungsenergie umgewandelt.). Die Primärbatterie kann, im Gegensatz zum Akkumulator nicht wieder aufgeladen werden. Das heißt, dass der chemische Prozess nicht umgekehrt wiederholt werden kann, und es nicht möglich ist elektrische Energie wieder in Form von chemischer Energie in der Primärbatterie zu speichern.<br /> Daher muss eine Batterie nach einmaliger Benutzung entsorgt werden.<br /> <br /> === Der Akkumulator (Umgangssprachlich: Akku) ===<br /> <br /> Ein Akkumulator ist ein Speicher für Elektrizität und <br /> arbeitet mit mehreren Sekundärzellen, welche ein<br /> wiederaufladen ermöglichen. Das wiederaufladen<br /> geschieht durch sogenannte Kondensatoren, welche<br /> die elektrische Energie ohne chemischen Umweg speichert.<br /> Das Entladen der gespeicherten Energie an einem<br /> Benutzerdefinierten Stromnetz erfolgt nach dem<br /> gleichem Funktionsprinzip wie bei der Primärbatterie. <br /> Da bei der Aufladung von Akkumulatoren Wärme entsteht,<br /> steht nicht die vollständige zum Aufladen verwendete<br /> Energie nach dem Ladezyklus zur Verfügung.<br /> Das Verhältnis der zur Verfügung stehenden, und <br /> der aufgewendeten Energie wird als Ladewirkungsgrad<br /> bezeichnet. Dieser beträgt bei herkömmlichen Akkumulatoren ca. 80%.<br /> <br /> === Vergleich zur [[Brennstoffzelle]] ===<br /> <br /> Die Funktionsweise der Entladung bei Primärbatterien und Akkumulatoren lässt sich zur vereinfachten Veranschaulichung auch mit dem Funktionsprinzip der [[Brennstoffzelle]] vergleichen.<br /> Der wichtige Unterschied besteht darin, dass die [[Brennstoffzelle]] eine kontinuierliche Zufuhr von elektrochemisch reagierenden Substanzen benötigt.<br /> <br /> == Geschichtliche Entwicklung ==<br /> <br /> Ein Batterieähnliches Gebilde wurde um 1936 von Wilhelm König bei Ausgrabungen in der nähe von Bagdad gefunden. Daher nennt man es im Volksmund auch „Bagdad Batterie“.<br /> Die Entstehungszeit wird ganz grob auf das Jahr Null geschätzt.<br /> Die „Bagdad Batterie“ besteht aus einem 18cm hohen, vasenförmigen Tongefäß, welches bei den Ausgrabungen wahrscheinlich luftdicht verschlossen war. [[Bild:Ironie_pile_Bagdad.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|233px]]Im inneren befindet sich ein Kupferzylinder in dem ein vollständig oxidiertes Eisenstäbchen steckt. Dieses guckt ca. einen cm aus der „Batterie“ heraus und könnte als Kontakt gedient haben. Das herausschauende Ende war vermutlich mit Blei überzogen, jedoch besteht zwischen den Metallen kein leitender Kontakt.<br /> Mehrere Geräte dieser Art hätten <br /> Elektrizität liefern können, was die. <br /> bisherige Annahme, zu <br /> dieser Zeit gab es noch <br /> keinen Strom, untergräbt. <br /> Das eine Gerät ist jedoch<br /> die einzige jemals <br /> gefundene „Batterie“ dieser Art.<br /> Die bewiesene Entwicklung einer<br /> herkömmlichen Batterie fing, wie<br /> so oft, mit einem Zufall an. Der <br /> italienische Arzt Luigi Galvani <br /> entdeckte, dass ein Froschschenkel,<br /> wenn man ihn mit Instrumenten <br /> verschiedener Metallzugehörigkeit<br /> berührt, durch elektrische Impulse <br /> anfängt zu Zucken.<br /> Heutige Batterien wandeln<br /> chemische Energie nach dem<br /> galvanische Prinzip in elektrische Energie um. Daher nennt man eine Batterie auch galvanisches Element. Auf die Funktionsweise wird im nächsten Punkt eingegangen.<br /> Durch die Verbindung des oben genannten galvanischen Elementes mit einem Kondensator wurde der Akkumulator geschaffen, also die wieder aufladbare Batterie.<br /> Heutzutage gibt es nur noch sehr wenig Geräte, welche mit Primärbatterien arbeiten. Im Prinzip werden ausschließlich Akkus verwendet.<br /> <br /> == Aufbau und chemische Funktionsweise ==<br /> [[Bild:Zink-Braunstein-Zelle.png|thumb|Quelle: Wikipedia|350px]]<br /> Der Aufbau einer Batterie (Zink – Kohle Batterie) lässt sich wie folgt beschreiben:<br /> Eine Handelsübliche Zink- Kohle Batterie<br /> besteht im Wesentlichen aus 2 Komponenten.<br /> Einem Zinkbecher der mit einer Salmiaklösung <br /> und Braunstein gefüllt ist und einem Kohlestift, <br /> der in dem Zinkbecher steckt.<br /> Die übliche Spannung einer „frischen“<br /> Batterie dieser Art beträgt 1,5 Volt.<br /> <br /> Die Funktionsweise entspricht dem <br /> galvanischen Prinzip, was bedeutet dass <br /> die chemische Energie, welche in der <br /> Batterie in Form Ionen gespeichert ist,<br /> in elektrische Energie umgewandelt wird.<br /> Die Reaktion geschieht auf Grundlage einer <br /> Redox-Reaktion. Der Zinkbecher, also die <br /> Zinkelektrode gibt Zn ++ Ionen ab und<br /> lädt sich dadurch negativ auf.<br /> Dadurch dass die Zinkelektrode nicht über den <br /> Kohlestift mit dem äußeren Stromkreis verbunden ist,<br /> fließen ihre „überschüssigen“ Elektronen nicht ab und dadurch wird der Austritt weiterer <br /> Zn ++ Ionen verhindert. Durch diese Begebenheit stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein.<br /> Die positiven Zinkionen, welche sich nun im Salmiak (Elektrolyt) befinden, laden den Kohlestab positiv auf und es bildet sich eine Spannung von 1,5 Volt zwischen den Elektroden aus. Wenn der äußere Stromkreis nun geschlossen wird fließen die Elektronen vom Zink über das Gerät (z.B. MP3 Player) zum Kohlestab und ziehen dadurch die positiven Ionen zur Kohleelektrode. Da das oben beschriebene Gleichgewicht nun folglich nicht mehr vorhanden ist, fließen weiterhin Zn++ Ionen in den Salmiak. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden und funktioniert erst dann nicht mehr, wenn der Elektrolyt keine Zn++ Ionen mehr aufnehmen kann.<br /> <br /> Beim Anblick einer stark benutzen Batterie fällt auf, dass der Zinkbecher extrem zerfressen ist, was darauf schließen lässt dass der sich der Zink bei der Ionenabgabe zersetzt.<br /> Eine Galvanische Zelle funktioniert im Allgemeinen ähnlich, jedoch ist der schematische Aufbau wesentlich simpler. Zwei Halbzellen werden durch eine Ionenbrücke, die Elektroden durch einen Draht verbunden und beim eintauchen der jeweiligen Elektrode in ihre Lösung wird der Stromkreis geschlossen.<br /> <br /> == Technische Verwendung ==<br /> <br /> In der Technik finden heutzutage fast ausschließlich Akkumulatoren Verwendung. Nur veraltete Geräte wie z.B. Walkmans sind noch auf Primärbatterien angewiesen.<br /> In technischen Bereichen, wo besonderst leistungsfähige Batterien benötigt werden, wie bei einer Weltraumsonde, wird auf so genannte Atombatterien zurückgegriffen.<br /> Diese funktionieren nicht auf der Basis von Kernspaltung oder Kernfusion, sondern durch dem Zerfall von instabilen Atomen, wie z.B. Plutonium. Der Zerfall des instabilen Atoms verursacht Wärme welche durch einen thermoelektrischen Generator ohne bewegliche Teile in Strom umgewandelt wird.<br /> Dadurch können Raumsonden ohne auf Solarenenergie angewiesen zu sein Jahrzehnte lang im All Informationen sammeln.<br /> <br /> == Entsorgung ==<br /> <br /> [[Bild:Batterierecycling.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|120px]]Batterien und Akkumulatoren können in Deutschland im Einzelhandel kostenlos zurückgegeben werden. Sie sollten auf keinen Fall mit dem Hausmüll entsorgt werden, da sie potentiell Umwelt schädigende Substanzen enthalten. Außerdem kann durch das Recyceln vermieden werden, dass wertvolle Rohstoffe verloren gehen. Während des Recyclingprozesses werden die Rohstoffe getrennt und mit Hilfe von z.B. Magnesiumoxid reduziert.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> .<br /> <br /> == Übungsaufgabe ==<br /> <br /> Am Pluspol (Kathode) spielt sich folgende Reaktion ab:<br /> <br /> [[Bild:Pluspol_kathode_aufg.PNG]]<br /> <br /> Gleiche die Reaktionsgleichung aus!<br /> <br /> <br /> Am Minuspol (Anode) gibt Zink-elektronen ab.<br /> <br /> [[Bild:Zn_zn2_2e_aufgabe.PNG]]<br /> <br /> Vervollständige die Reaktionsgleichung!<br /> <br /> <br /> <br /> Die Lösungen gibt es [[Elektrochemische_Energiespeicher:_Antworten|hier]].<br /> <br /> == Versuch ==<br /> [[Bild:Wiki-versuch.JPG|thumb|Versuchsaufbau|233px]]<br /> <br /> === Zweck des Versuchs ===<br /> Kann durch die Kombination von einem Apfel mit zwei Elektroden Strom erzeugt werden?<br /> <br /> === Geräte und Hilfsmittel ===<br /> Zwei Äpfel, vier Kabel, einen Strommesser, drei Kupfer- und drei Zinkelektroden<br /> <br /> === Versuchsvorbereitung ===<br /> Zunächst stecken wii die Elektroden in die Äpfel. Hierbei muss beachtet werden, dass die Anzahl von Zinkelektroden welche in einem Apfel stecken immer gleich der Anzahl von Kupferelektoden sein muss.<br /> Außerdem ist es äußerst wichtig das sich die Elektroden innerhalb des Apfel &lt;u&gt;'''nicht'''&lt;/u&gt; berühren.<br /> Jetzt werden die elektroden nach folgendem Muster mit den Kabeln untereinander verbunden:<br /> <br /> Strommesser -<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> - Strommesser<br /> <br /> === Versuchsbeobachtung===<br /> Beim schließen der Stromkreises sieht man auf dem Strommesser, dass ein Gleichstrom von ca. 2V fließt.<br /> <br /> === Auswertung ===<br /> siehe voriger Artikel: Funktionsweise<br /> <br /> [[Kategorie:Chemie]]</div>

Dave http://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Elektrochemische_Energiespeicher:_Antworten&diff=43057 2009-03-09T07:42:15Z

<p>Dave: hat „Lösung zum Artikel Batterien“ nach „Elektrochemische Energiespeicher: Antworten“ verschoben</p> <hr /> <div>=== Lösung zur Aufgabe 1 ===<br /> <br /> <br /> [[Bild:Pluspol_kathode_aufg.PNG]] '''==&gt;''' [[Bild:Pluspol_kathode.png]]<br /> <br /> <br /> === Lösung zur Aufgabe 2 ===<br /> <br /> [[Bild:Zn_zn2_2e_aufgabe.PNG]] ''' ==&gt;''' [[Bild:Zn_zn2_2e.png]]</div>

Dave http://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Elektrochemische_Energiespeicher&diff=43053 2009-03-09T07:40:52Z

<p>Dave: /* Versuch */</p> <hr /> <div>{{navi|Chemie in Umwelt und Technik|Elektrochemische Spannungsreihe}}<br /> <br /> [[Bild:800px-Battery.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|300px]]<br /> <br /> <br /> == Was ist eine Batterie? ==<br /> === Die Primärbatterie ===<br /> <br /> Eine Primärbatterie ist ein elektrochemischer Speicher für Energie. Sie ist auch in der Lage die in ihr gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Daher spricht man auch von einem Wandler (Vgl. [[Chemolumineszenz|Knicklicht]]: Chemische Energie wird in Strahlungsenergie umgewandelt.). Die Primärbatterie kann, im Gegensatz zum Akkumulator nicht wieder aufgeladen werden. Das heißt, dass der chemische Prozess nicht umgekehrt wiederholt werden kann, und es nicht möglich ist elektrische Energie wieder in Form von chemischer Energie in der Primärbatterie zu speichern.<br /> Daher muss eine Batterie nach einmaliger Benutzung entsorgt werden.<br /> <br /> === Der Akkumulator (Umgangssprachlich: Akku) ===<br /> <br /> Ein Akkumulator ist ein Speicher für Elektrizität und <br /> arbeitet mit mehreren Sekundärzellen, welche ein<br /> wiederaufladen ermöglichen. Das wiederaufladen<br /> geschieht durch sogenannte Kondensatoren, welche<br /> die elektrische Energie ohne chemischen Umweg speichert.<br /> Das Entladen der gespeicherten Energie an einem<br /> Benutzerdefinierten Stromnetz erfolgt nach dem<br /> gleichem Funktionsprinzip wie bei der Primärbatterie. <br /> Da bei der Aufladung von Akkumulatoren Wärme entsteht,<br /> steht nicht die vollständige zum Aufladen verwendete<br /> Energie nach dem Ladezyklus zur Verfügung.<br /> Das Verhältnis der zur Verfügung stehenden, und <br /> der aufgewendeten Energie wird als Ladewirkungsgrad<br /> bezeichnet. Dieser beträgt bei herkömmlichen Akkumulatoren ca. 80%.<br /> <br /> === Vergleich zur [[Brennstoffzelle]] ===<br /> <br /> Die Funktionsweise der Entladung bei Primärbatterien und Akkumulatoren lässt sich zur vereinfachten Veranschaulichung auch mit dem Funktionsprinzip der [[Brennstoffzelle]] vergleichen.<br /> Der wichtige Unterschied besteht darin, dass die [[Brennstoffzelle]] eine kontinuierliche Zufuhr von elektrochemisch reagierenden Substanzen benötigt.<br /> <br /> == Geschichtliche Entwicklung ==<br /> <br /> Ein Batterieähnliches Gebilde wurde um 1936 von Wilhelm König bei Ausgrabungen in der nähe von Bagdad gefunden. Daher nennt man es im Volksmund auch „Bagdad Batterie“.<br /> Die Entstehungszeit wird ganz grob auf das Jahr Null geschätzt.<br /> Die „Bagdad Batterie“ besteht aus einem 18cm hohen, vasenförmigen Tongefäß, welches bei den Ausgrabungen wahrscheinlich luftdicht verschlossen war. [[Bild:Ironie_pile_Bagdad.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|233px]]Im inneren befindet sich ein Kupferzylinder in dem ein vollständig oxidiertes Eisenstäbchen steckt. Dieses guckt ca. einen cm aus der „Batterie“ heraus und könnte als Kontakt gedient haben. Das herausschauende Ende war vermutlich mit Blei überzogen, jedoch besteht zwischen den Metallen kein leitender Kontakt.<br /> Mehrere Geräte dieser Art hätten <br /> Elektrizität liefern können, was die. <br /> bisherige Annahme, zu <br /> dieser Zeit gab es noch <br /> keinen Strom, untergräbt. <br /> Das eine Gerät ist jedoch<br /> die einzige jemals <br /> gefundene „Batterie“ dieser Art.<br /> Die bewiesene Entwicklung einer<br /> herkömmlichen Batterie fing, wie<br /> so oft, mit einem Zufall an. Der <br /> italienische Arzt Luigi Galvani <br /> entdeckte, dass ein Froschschenkel,<br /> wenn man ihn mit Instrumenten <br /> verschiedener Metallzugehörigkeit<br /> berührt, durch elektrische Impulse <br /> anfängt zu Zucken.<br /> Heutige Batterien wandeln<br /> chemische Energie nach dem<br /> galvanische Prinzip in elektrische Energie um. Daher nennt man eine Batterie auch galvanisches Element. Auf die Funktionsweise wird im nächsten Punkt eingegangen.<br /> Durch die Verbindung des oben genannten galvanischen Elementes mit einem Kondensator wurde der Akkumulator geschaffen, also die wieder aufladbare Batterie.<br /> Heutzutage gibt es nur noch sehr wenig Geräte, welche mit Primärbatterien arbeiten. Im Prinzip werden ausschließlich Akkus verwendet.<br /> <br /> == Aufbau und chemische Funktionsweise ==<br /> [[Bild:Zink-Braunstein-Zelle.png|thumb|Quelle: Wikipedia|350px]]<br /> Der Aufbau einer Batterie (Zink – Kohle Batterie) lässt sich wie folgt beschreiben:<br /> Eine Handelsübliche Zink- Kohle Batterie<br /> besteht im Wesentlichen aus 2 Komponenten.<br /> Einem Zinkbecher der mit einer Salmiaklösung <br /> und Braunstein gefüllt ist und einem Kohlestift, <br /> der in dem Zinkbecher steckt.<br /> Die übliche Spannung einer „frischen“<br /> Batterie dieser Art beträgt 1,5 Volt.<br /> <br /> Die Funktionsweise entspricht dem <br /> galvanischen Prinzip, was bedeutet dass <br /> die chemische Energie, welche in der <br /> Batterie in Form Ionen gespeichert ist,<br /> in elektrische Energie umgewandelt wird.<br /> Die Reaktion geschieht auf Grundlage einer <br /> Redox-Reaktion. Der Zinkbecher, also die <br /> Zinkelektrode gibt Zn ++ Ionen ab und<br /> lädt sich dadurch negativ auf.<br /> Dadurch dass die Zinkelektrode nicht über den <br /> Kohlestift mit dem äußeren Stromkreis verbunden ist,<br /> fließen ihre „überschüssigen“ Elektronen nicht ab und dadurch wird der Austritt weiterer <br /> Zn ++ Ionen verhindert. Durch diese Begebenheit stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein.<br /> Die positiven Zinkionen, welche sich nun im Salmiak (Elektrolyt) befinden, laden den Kohlestab positiv auf und es bildet sich eine Spannung von 1,5 Volt zwischen den Elektroden aus. Wenn der äußere Stromkreis nun geschlossen wird fließen die Elektronen vom Zink über das Gerät (z.B. MP3 Player) zum Kohlestab und ziehen dadurch die positiven Ionen zur Kohleelektrode. Da das oben beschriebene Gleichgewicht nun folglich nicht mehr vorhanden ist, fließen weiterhin Zn++ Ionen in den Salmiak. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden und funktioniert erst dann nicht mehr, wenn der Elektrolyt keine Zn++ Ionen mehr aufnehmen kann.<br /> <br /> Beim Anblick einer stark benutzen Batterie fällt auf, dass der Zinkbecher extrem zerfressen ist, was darauf schließen lässt dass der sich der Zink bei der Ionenabgabe zersetzt.<br /> Eine Galvanische Zelle funktioniert im Allgemeinen ähnlich, jedoch ist der schematische Aufbau wesentlich simpler. Zwei Halbzellen werden durch eine Ionenbrücke, die Elektroden durch einen Draht verbunden und beim eintauchen der jeweiligen Elektrode in ihre Lösung wird der Stromkreis geschlossen.<br /> <br /> == Technische Verwendung ==<br /> <br /> In der Technik finden heutzutage fast ausschließlich Akkumulatoren Verwendung. Nur veraltete Geräte wie z.B. Walkmans sind noch auf Primärbatterien angewiesen.<br /> In technischen Bereichen, wo besonderst leistungsfähige Batterien benötigt werden, wie bei einer Weltraumsonde, wird auf so genannte Atombatterien zurückgegriffen.<br /> Diese funktionieren nicht auf der Basis von Kernspaltung oder Kernfusion, sondern durch dem Zerfall von instabilen Atomen, wie z.B. Plutonium. Der Zerfall des instabilen Atoms verursacht Wärme welche durch einen thermoelektrischen Generator ohne bewegliche Teile in Strom umgewandelt wird.<br /> Dadurch können Raumsonden ohne auf Solarenenergie angewiesen zu sein Jahrzehnte lang im All Informationen sammeln.<br /> <br /> == Entsorgung ==<br /> <br /> [[Bild:Batterierecycling.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|120px]]Batterien und Akkumulatoren können in Deutschland im Einzelhandel kostenlos zurückgegeben werden. Sie sollten auf keinen Fall mit dem Hausmüll entsorgt werden, da sie potentiell Umwelt schädigende Substanzen enthalten. Außerdem kann durch das Recyceln vermieden werden, dass wertvolle Rohstoffe verloren gehen. Während des Recyclingprozesses werden die Rohstoffe getrennt und mit Hilfe von z.B. Magnesiumoxid reduziert.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> .<br /> <br /> == Übungsaufgabe ==<br /> <br /> Am Pluspol (Kathode) spielt sich folgende Reaktion ab:<br /> <br /> [[Bild:Pluspol_kathode_aufg.PNG]]<br /> <br /> Gleiche die Reaktionsgleichung aus!<br /> <br /> <br /> Am Minuspol (Anode) gibt Zink-elektronen ab.<br /> <br /> [[Bild:Zn_zn2_2e_aufgabe.PNG]]<br /> <br /> Vervollständige die Reaktionsgleichung!<br /> <br /> <br /> <br /> Die Lösungen gibt es [[Lösung zum Artikel Batterien|hier]].<br /> <br /> == Versuch ==<br /> [[Bild:Wiki-versuch.JPG|thumb|Versuchsaufbau|233px]]<br /> <br /> === Zweck des Versuchs ===<br /> Kann durch die Kombination von einem Apfel mit zwei Elektroden Strom erzeugt werden?<br /> <br /> === Geräte und Hilfsmittel ===<br /> Zwei Äpfel, vier Kabel, einen Strommesser, drei Kupfer- und drei Zinkelektroden<br /> <br /> === Versuchsvorbereitung ===<br /> Zunächst stecken wii die Elektroden in die Äpfel. Hierbei muss beachtet werden, dass die Anzahl von Zinkelektroden welche in einem Apfel stecken immer gleich der Anzahl von Kupferelektoden sein muss.<br /> Außerdem ist es äußerst wichtig das sich die Elektroden innerhalb des Apfel &lt;u&gt;'''nicht'''&lt;/u&gt; berühren.<br /> Jetzt werden die elektroden nach folgendem Muster mit den Kabeln untereinander verbunden:<br /> <br /> Strommesser -<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> - Strommesser<br /> <br /> === Versuchsbeobachtung===<br /> Beim schließen der Stromkreises sieht man auf dem Strommesser, dass ein Gleichstrom von ca. 2V fließt.<br /> <br /> === Auswertung ===<br /> siehe voriger Artikel: Funktionsweise<br /> <br /> [[Kategorie:Chemie]]</div>

Dave http://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Elektrochemische_Energiespeicher&diff=43044 2009-03-09T07:38:15Z

<p>Dave: /* Was ist eine Batterie */</p> <hr /> <div>{{navi|Chemie in Umwelt und Technik|Elektrochemische Spannungsreihe}}<br /> <br /> [[Bild:800px-Battery.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|300px]]<br /> <br /> <br /> == Was ist eine Batterie? ==<br /> === Die Primärbatterie ===<br /> <br /> Eine Primärbatterie ist ein elektrochemischer Speicher für Energie. Sie ist auch in der Lage die in ihr gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Daher spricht man auch von einem Wandler (Vgl. [[Chemolumineszenz|Knicklicht]]: Chemische Energie wird in Strahlungsenergie umgewandelt.). Die Primärbatterie kann, im Gegensatz zum Akkumulator nicht wieder aufgeladen werden. Das heißt, dass der chemische Prozess nicht umgekehrt wiederholt werden kann, und es nicht möglich ist elektrische Energie wieder in Form von chemischer Energie in der Primärbatterie zu speichern.<br /> Daher muss eine Batterie nach einmaliger Benutzung entsorgt werden.<br /> <br /> === Der Akkumulator (Umgangssprachlich: Akku) ===<br /> <br /> Ein Akkumulator ist ein Speicher für Elektrizität und <br /> arbeitet mit mehreren Sekundärzellen, welche ein<br /> wiederaufladen ermöglichen. Das wiederaufladen<br /> geschieht durch sogenannte Kondensatoren, welche<br /> die elektrische Energie ohne chemischen Umweg speichert.<br /> Das Entladen der gespeicherten Energie an einem<br /> Benutzerdefinierten Stromnetz erfolgt nach dem<br /> gleichem Funktionsprinzip wie bei der Primärbatterie. <br /> Da bei der Aufladung von Akkumulatoren Wärme entsteht,<br /> steht nicht die vollständige zum Aufladen verwendete<br /> Energie nach dem Ladezyklus zur Verfügung.<br /> Das Verhältnis der zur Verfügung stehenden, und <br /> der aufgewendeten Energie wird als Ladewirkungsgrad<br /> bezeichnet. Dieser beträgt bei herkömmlichen Akkumulatoren ca. 80%.<br /> <br /> === Vergleich zur [[Brennstoffzelle]] ===<br /> <br /> Die Funktionsweise der Entladung bei Primärbatterien und Akkumulatoren lässt sich zur vereinfachten Veranschaulichung auch mit dem Funktionsprinzip der [[Brennstoffzelle]] vergleichen.<br /> Der wichtige Unterschied besteht darin, dass die [[Brennstoffzelle]] eine kontinuierliche Zufuhr von elektrochemisch reagierenden Substanzen benötigt.<br /> <br /> == Geschichtliche Entwicklung ==<br /> <br /> Ein Batterieähnliches Gebilde wurde um 1936 von Wilhelm König bei Ausgrabungen in der nähe von Bagdad gefunden. Daher nennt man es im Volksmund auch „Bagdad Batterie“.<br /> Die Entstehungszeit wird ganz grob auf das Jahr Null geschätzt.<br /> Die „Bagdad Batterie“ besteht aus einem 18cm hohen, vasenförmigen Tongefäß, welches bei den Ausgrabungen wahrscheinlich luftdicht verschlossen war. [[Bild:Ironie_pile_Bagdad.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|233px]]Im inneren befindet sich ein Kupferzylinder in dem ein vollständig oxidiertes Eisenstäbchen steckt. Dieses guckt ca. einen cm aus der „Batterie“ heraus und könnte als Kontakt gedient haben. Das herausschauende Ende war vermutlich mit Blei überzogen, jedoch besteht zwischen den Metallen kein leitender Kontakt.<br /> Mehrere Geräte dieser Art hätten <br /> Elektrizität liefern können, was die. <br /> bisherige Annahme, zu <br /> dieser Zeit gab es noch <br /> keinen Strom, untergräbt. <br /> Das eine Gerät ist jedoch<br /> die einzige jemals <br /> gefundene „Batterie“ dieser Art.<br /> Die bewiesene Entwicklung einer<br /> herkömmlichen Batterie fing, wie<br /> so oft, mit einem Zufall an. Der <br /> italienische Arzt Luigi Galvani <br /> entdeckte, dass ein Froschschenkel,<br /> wenn man ihn mit Instrumenten <br /> verschiedener Metallzugehörigkeit<br /> berührt, durch elektrische Impulse <br /> anfängt zu Zucken.<br /> Heutige Batterien wandeln<br /> chemische Energie nach dem<br /> galvanische Prinzip in elektrische Energie um. Daher nennt man eine Batterie auch galvanisches Element. Auf die Funktionsweise wird im nächsten Punkt eingegangen.<br /> Durch die Verbindung des oben genannten galvanischen Elementes mit einem Kondensator wurde der Akkumulator geschaffen, also die wieder aufladbare Batterie.<br /> Heutzutage gibt es nur noch sehr wenig Geräte, welche mit Primärbatterien arbeiten. Im Prinzip werden ausschließlich Akkus verwendet.<br /> <br /> == Aufbau und chemische Funktionsweise ==<br /> [[Bild:Zink-Braunstein-Zelle.png|thumb|Quelle: Wikipedia|350px]]<br /> Der Aufbau einer Batterie (Zink – Kohle Batterie) lässt sich wie folgt beschreiben:<br /> Eine Handelsübliche Zink- Kohle Batterie<br /> besteht im Wesentlichen aus 2 Komponenten.<br /> Einem Zinkbecher der mit einer Salmiaklösung <br /> und Braunstein gefüllt ist und einem Kohlestift, <br /> der in dem Zinkbecher steckt.<br /> Die übliche Spannung einer „frischen“<br /> Batterie dieser Art beträgt 1,5 Volt.<br /> <br /> Die Funktionsweise entspricht dem <br /> galvanischen Prinzip, was bedeutet dass <br /> die chemische Energie, welche in der <br /> Batterie in Form Ionen gespeichert ist,<br /> in elektrische Energie umgewandelt wird.<br /> Die Reaktion geschieht auf Grundlage einer <br /> Redox-Reaktion. Der Zinkbecher, also die <br /> Zinkelektrode gibt Zn ++ Ionen ab und<br /> lädt sich dadurch negativ auf.<br /> Dadurch dass die Zinkelektrode nicht über den <br /> Kohlestift mit dem äußeren Stromkreis verbunden ist,<br /> fließen ihre „überschüssigen“ Elektronen nicht ab und dadurch wird der Austritt weiterer <br /> Zn ++ Ionen verhindert. Durch diese Begebenheit stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein.<br /> Die positiven Zinkionen, welche sich nun im Salmiak (Elektrolyt) befinden, laden den Kohlestab positiv auf und es bildet sich eine Spannung von 1,5 Volt zwischen den Elektroden aus. Wenn der äußere Stromkreis nun geschlossen wird fließen die Elektronen vom Zink über das Gerät (z.B. MP3 Player) zum Kohlestab und ziehen dadurch die positiven Ionen zur Kohleelektrode. Da das oben beschriebene Gleichgewicht nun folglich nicht mehr vorhanden ist, fließen weiterhin Zn++ Ionen in den Salmiak. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden und funktioniert erst dann nicht mehr, wenn der Elektrolyt keine Zn++ Ionen mehr aufnehmen kann.<br /> <br /> Beim Anblick einer stark benutzen Batterie fällt auf, dass der Zinkbecher extrem zerfressen ist, was darauf schließen lässt dass der sich der Zink bei der Ionenabgabe zersetzt.<br /> Eine Galvanische Zelle funktioniert im Allgemeinen ähnlich, jedoch ist der schematische Aufbau wesentlich simpler. Zwei Halbzellen werden durch eine Ionenbrücke, die Elektroden durch einen Draht verbunden und beim eintauchen der jeweiligen Elektrode in ihre Lösung wird der Stromkreis geschlossen.<br /> <br /> == Technische Verwendung ==<br /> <br /> In der Technik finden heutzutage fast ausschließlich Akkumulatoren Verwendung. Nur veraltete Geräte wie z.B. Walkmans sind noch auf Primärbatterien angewiesen.<br /> In technischen Bereichen, wo besonderst leistungsfähige Batterien benötigt werden, wie bei einer Weltraumsonde, wird auf so genannte Atombatterien zurückgegriffen.<br /> Diese funktionieren nicht auf der Basis von Kernspaltung oder Kernfusion, sondern durch dem Zerfall von instabilen Atomen, wie z.B. Plutonium. Der Zerfall des instabilen Atoms verursacht Wärme welche durch einen thermoelektrischen Generator ohne bewegliche Teile in Strom umgewandelt wird.<br /> Dadurch können Raumsonden ohne auf Solarenenergie angewiesen zu sein Jahrzehnte lang im All Informationen sammeln.<br /> <br /> == Entsorgung ==<br /> <br /> [[Bild:Batterierecycling.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|120px]]Batterien und Akkumulatoren können in Deutschland im Einzelhandel kostenlos zurückgegeben werden. Sie sollten auf keinen Fall mit dem Hausmüll entsorgt werden, da sie potentiell Umwelt schädigende Substanzen enthalten. Außerdem kann durch das Recyceln vermieden werden, dass wertvolle Rohstoffe verloren gehen. Während des Recyclingprozesses werden die Rohstoffe getrennt und mit Hilfe von z.B. Magnesiumoxid reduziert.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> .<br /> <br /> == Übungsaufgabe ==<br /> <br /> Am Pluspol (Kathode) spielt sich folgende Reaktion ab:<br /> <br /> [[Bild:Pluspol_kathode_aufg.PNG]]<br /> <br /> Gleiche die Reaktionsgleichung aus!<br /> <br /> <br /> Am Minuspol (Anode) gibt Zink-elektronen ab.<br /> <br /> [[Bild:Zn_zn2_2e_aufgabe.PNG]]<br /> <br /> Vervollständige die Reaktionsgleichung!<br /> <br /> <br /> <br /> Die Lösungen gibt es [[Lösung zum Artikel Batterien|hier]].<br /> <br /> == Versuch ==<br /> [[Bild:Wiki-versuch.JPG|thumb|Versuchsaufbau|233px]]<br /> <br /> === Zweck des Versuchs ===<br /> Kann durch die Kombination von einem Apfel mit zwei Elektroden Strom erzeugt werden?<br /> <br /> === Geräte und Hilfsmittel ===<br /> Zwei Äpfel, vier Kabel, einen Strommesser, drei Kupfer- und drei Zinkelektroden<br /> <br /> === Versuchsvorbereitung ===<br /> Zunächst stecken wii die Elektroden in die Äpfel. Hierbei muss beachtet werden, dass die Anzahl von Zinkelektroden welche in einem Apfel stecken immer gleich der Anzahl von Kupferelektoden sein muss.<br /> Außerdem ist es äußerst wichtig das sich die Elektroden innerhalb des Apfel &lt;u&gt;'''nicht'''&lt;/u&gt; berühren.<br /> Jetzt werden die elektroden nach folgendem Muster mit den Kabeln untereinander verbunden:<br /> <br /> Strommesser -<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> - Strommesser<br /> <br /> === Versuchsbeobachtung===<br /> Beim schließen der Stromkreises sieht man auf dem Strommesser, dass ein Gleichstrom von ca. 2V fließt.<br /> [[Kategorie:Chemie]]</div>

Dave http://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Elektrochemische_Energiespeicher&diff=43043 2009-03-09T07:37:51Z

<p>Dave: /* Die Primärbatterie */</p> <hr /> <div>{{navi|Chemie in Umwelt und Technik|Elektrochemische Spannungsreihe}}<br /> <br /> [[Bild:800px-Battery.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|300px]]<br /> <br /> <br /> == Was ist eine Batterie ==<br /> === Die Primärbatterie ===<br /> <br /> Eine Primärbatterie ist ein elektrochemischer Speicher für Energie. Sie ist auch in der Lage die in ihr gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Daher spricht man auch von einem Wandler (Vgl. [[Chemolumineszenz|Knicklicht]]: Chemische Energie wird in Strahlungsenergie umgewandelt.). Die Primärbatterie kann, im Gegensatz zum Akkumulator nicht wieder aufgeladen werden. Das heißt, dass der chemische Prozess nicht umgekehrt wiederholt werden kann, und es nicht möglich ist elektrische Energie wieder in Form von chemischer Energie in der Primärbatterie zu speichern.<br /> Daher muss eine Batterie nach einmaliger Benutzung entsorgt werden.<br /> <br /> === Der Akkumulator (Umgangssprachlich: Akku) ===<br /> <br /> Ein Akkumulator ist ein Speicher für Elektrizität und <br /> arbeitet mit mehreren Sekundärzellen, welche ein<br /> wiederaufladen ermöglichen. Das wiederaufladen<br /> geschieht durch sogenannte Kondensatoren, welche<br /> die elektrische Energie ohne chemischen Umweg speichert.<br /> Das Entladen der gespeicherten Energie an einem<br /> Benutzerdefinierten Stromnetz erfolgt nach dem<br /> gleichem Funktionsprinzip wie bei der Primärbatterie. <br /> Da bei der Aufladung von Akkumulatoren Wärme entsteht,<br /> steht nicht die vollständige zum Aufladen verwendete<br /> Energie nach dem Ladezyklus zur Verfügung.<br /> Das Verhältnis der zur Verfügung stehenden, und <br /> der aufgewendeten Energie wird als Ladewirkungsgrad<br /> bezeichnet. Dieser beträgt bei herkömmlichen Akkumulatoren ca. 80%.<br /> <br /> === Vergleich zur [[Brennstoffzelle]] ===<br /> <br /> Die Funktionsweise der Entladung bei Primärbatterien und Akkumulatoren lässt sich zur vereinfachten Veranschaulichung auch mit dem Funktionsprinzip der [[Brennstoffzelle]] vergleichen.<br /> Der wichtige Unterschied besteht darin, dass die [[Brennstoffzelle]] eine kontinuierliche Zufuhr von elektrochemisch reagierenden Substanzen benötigt.<br /> <br /> == Geschichtliche Entwicklung ==<br /> <br /> Ein Batterieähnliches Gebilde wurde um 1936 von Wilhelm König bei Ausgrabungen in der nähe von Bagdad gefunden. Daher nennt man es im Volksmund auch „Bagdad Batterie“.<br /> Die Entstehungszeit wird ganz grob auf das Jahr Null geschätzt.<br /> Die „Bagdad Batterie“ besteht aus einem 18cm hohen, vasenförmigen Tongefäß, welches bei den Ausgrabungen wahrscheinlich luftdicht verschlossen war. [[Bild:Ironie_pile_Bagdad.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|233px]]Im inneren befindet sich ein Kupferzylinder in dem ein vollständig oxidiertes Eisenstäbchen steckt. Dieses guckt ca. einen cm aus der „Batterie“ heraus und könnte als Kontakt gedient haben. Das herausschauende Ende war vermutlich mit Blei überzogen, jedoch besteht zwischen den Metallen kein leitender Kontakt.<br /> Mehrere Geräte dieser Art hätten <br /> Elektrizität liefern können, was die. <br /> bisherige Annahme, zu <br /> dieser Zeit gab es noch <br /> keinen Strom, untergräbt. <br /> Das eine Gerät ist jedoch<br /> die einzige jemals <br /> gefundene „Batterie“ dieser Art.<br /> Die bewiesene Entwicklung einer<br /> herkömmlichen Batterie fing, wie<br /> so oft, mit einem Zufall an. Der <br /> italienische Arzt Luigi Galvani <br /> entdeckte, dass ein Froschschenkel,<br /> wenn man ihn mit Instrumenten <br /> verschiedener Metallzugehörigkeit<br /> berührt, durch elektrische Impulse <br /> anfängt zu Zucken.<br /> Heutige Batterien wandeln<br /> chemische Energie nach dem<br /> galvanische Prinzip in elektrische Energie um. Daher nennt man eine Batterie auch galvanisches Element. Auf die Funktionsweise wird im nächsten Punkt eingegangen.<br /> Durch die Verbindung des oben genannten galvanischen Elementes mit einem Kondensator wurde der Akkumulator geschaffen, also die wieder aufladbare Batterie.<br /> Heutzutage gibt es nur noch sehr wenig Geräte, welche mit Primärbatterien arbeiten. Im Prinzip werden ausschließlich Akkus verwendet.<br /> <br /> == Aufbau und chemische Funktionsweise ==<br /> [[Bild:Zink-Braunstein-Zelle.png|thumb|Quelle: Wikipedia|350px]]<br /> Der Aufbau einer Batterie (Zink – Kohle Batterie) lässt sich wie folgt beschreiben:<br /> Eine Handelsübliche Zink- Kohle Batterie<br /> besteht im Wesentlichen aus 2 Komponenten.<br /> Einem Zinkbecher der mit einer Salmiaklösung <br /> und Braunstein gefüllt ist und einem Kohlestift, <br /> der in dem Zinkbecher steckt.<br /> Die übliche Spannung einer „frischen“<br /> Batterie dieser Art beträgt 1,5 Volt.<br /> <br /> Die Funktionsweise entspricht dem <br /> galvanischen Prinzip, was bedeutet dass <br /> die chemische Energie, welche in der <br /> Batterie in Form Ionen gespeichert ist,<br /> in elektrische Energie umgewandelt wird.<br /> Die Reaktion geschieht auf Grundlage einer <br /> Redox-Reaktion. Der Zinkbecher, also die <br /> Zinkelektrode gibt Zn ++ Ionen ab und<br /> lädt sich dadurch negativ auf.<br /> Dadurch dass die Zinkelektrode nicht über den <br /> Kohlestift mit dem äußeren Stromkreis verbunden ist,<br /> fließen ihre „überschüssigen“ Elektronen nicht ab und dadurch wird der Austritt weiterer <br /> Zn ++ Ionen verhindert. Durch diese Begebenheit stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein.<br /> Die positiven Zinkionen, welche sich nun im Salmiak (Elektrolyt) befinden, laden den Kohlestab positiv auf und es bildet sich eine Spannung von 1,5 Volt zwischen den Elektroden aus. Wenn der äußere Stromkreis nun geschlossen wird fließen die Elektronen vom Zink über das Gerät (z.B. MP3 Player) zum Kohlestab und ziehen dadurch die positiven Ionen zur Kohleelektrode. Da das oben beschriebene Gleichgewicht nun folglich nicht mehr vorhanden ist, fließen weiterhin Zn++ Ionen in den Salmiak. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden und funktioniert erst dann nicht mehr, wenn der Elektrolyt keine Zn++ Ionen mehr aufnehmen kann.<br /> <br /> Beim Anblick einer stark benutzen Batterie fällt auf, dass der Zinkbecher extrem zerfressen ist, was darauf schließen lässt dass der sich der Zink bei der Ionenabgabe zersetzt.<br /> Eine Galvanische Zelle funktioniert im Allgemeinen ähnlich, jedoch ist der schematische Aufbau wesentlich simpler. Zwei Halbzellen werden durch eine Ionenbrücke, die Elektroden durch einen Draht verbunden und beim eintauchen der jeweiligen Elektrode in ihre Lösung wird der Stromkreis geschlossen.<br /> <br /> == Technische Verwendung ==<br /> <br /> In der Technik finden heutzutage fast ausschließlich Akkumulatoren Verwendung. Nur veraltete Geräte wie z.B. Walkmans sind noch auf Primärbatterien angewiesen.<br /> In technischen Bereichen, wo besonderst leistungsfähige Batterien benötigt werden, wie bei einer Weltraumsonde, wird auf so genannte Atombatterien zurückgegriffen.<br /> Diese funktionieren nicht auf der Basis von Kernspaltung oder Kernfusion, sondern durch dem Zerfall von instabilen Atomen, wie z.B. Plutonium. Der Zerfall des instabilen Atoms verursacht Wärme welche durch einen thermoelektrischen Generator ohne bewegliche Teile in Strom umgewandelt wird.<br /> Dadurch können Raumsonden ohne auf Solarenenergie angewiesen zu sein Jahrzehnte lang im All Informationen sammeln.<br /> <br /> == Entsorgung ==<br /> <br /> [[Bild:Batterierecycling.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|120px]]Batterien und Akkumulatoren können in Deutschland im Einzelhandel kostenlos zurückgegeben werden. Sie sollten auf keinen Fall mit dem Hausmüll entsorgt werden, da sie potentiell Umwelt schädigende Substanzen enthalten. Außerdem kann durch das Recyceln vermieden werden, dass wertvolle Rohstoffe verloren gehen. Während des Recyclingprozesses werden die Rohstoffe getrennt und mit Hilfe von z.B. Magnesiumoxid reduziert.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> .<br /> <br /> == Übungsaufgabe ==<br /> <br /> Am Pluspol (Kathode) spielt sich folgende Reaktion ab:<br /> <br /> [[Bild:Pluspol_kathode_aufg.PNG]]<br /> <br /> Gleiche die Reaktionsgleichung aus!<br /> <br /> <br /> Am Minuspol (Anode) gibt Zink-elektronen ab.<br /> <br /> [[Bild:Zn_zn2_2e_aufgabe.PNG]]<br /> <br /> Vervollständige die Reaktionsgleichung!<br /> <br /> <br /> <br /> Die Lösungen gibt es [[Lösung zum Artikel Batterien|hier]].<br /> <br /> == Versuch ==<br /> [[Bild:Wiki-versuch.JPG|thumb|Versuchsaufbau|233px]]<br /> <br /> === Zweck des Versuchs ===<br /> Kann durch die Kombination von einem Apfel mit zwei Elektroden Strom erzeugt werden?<br /> <br /> === Geräte und Hilfsmittel ===<br /> Zwei Äpfel, vier Kabel, einen Strommesser, drei Kupfer- und drei Zinkelektroden<br /> <br /> === Versuchsvorbereitung ===<br /> Zunächst stecken wii die Elektroden in die Äpfel. Hierbei muss beachtet werden, dass die Anzahl von Zinkelektroden welche in einem Apfel stecken immer gleich der Anzahl von Kupferelektoden sein muss.<br /> Außerdem ist es äußerst wichtig das sich die Elektroden innerhalb des Apfel &lt;u&gt;'''nicht'''&lt;/u&gt; berühren.<br /> Jetzt werden die elektroden nach folgendem Muster mit den Kabeln untereinander verbunden:<br /> <br /> Strommesser -<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> - Strommesser<br /> <br /> === Versuchsbeobachtung===<br /> Beim schließen der Stromkreises sieht man auf dem Strommesser, dass ein Gleichstrom von ca. 2V fließt.<br /> [[Kategorie:Chemie]]</div>

Dave http://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Elektrochemische_Energiespeicher&diff=43038 2009-03-09T07:36:06Z

<p>Dave: </p> <hr /> <div>{{navi|Chemie in Umwelt und Technik|Elektrochemische Spannungsreihe}}<br /> <br /> [[Bild:800px-Battery.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|300px]]<br /> <br /> <br /> == Was ist eine Batterie ==<br /> === Die Primärbatterie ===<br /> <br /> Eine Primärbatterie ist ein elektrochemischer Speicher für Energie. Sie ist auch in der Lage die in ihr gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Daher spricht man auch von einem Wandler (Vgl. Knicklicht: Chemische Energie wird in Strahlungsenergie umgewandelt.). Die Primärbatterie kann, im Gegensatz zum Akkumulator nicht wieder aufgeladen werden. Das heißt, dass der chemische Prozess nicht umgekehrt wiederholt werden kann, und es nicht möglich ist elektrische Energie wieder in Form von chemischer Energie in der Primärbatterie zu speichern.<br /> Daher muss eine Batterie nach einmaliger Benutzung entsorgt werden.<br /> <br /> === Der Akkumulator (Umgangssprachlich: Akku) ===<br /> <br /> Ein Akkumulator ist ein Speicher für Elektrizität und <br /> arbeitet mit mehreren Sekundärzellen, welche ein<br /> wiederaufladen ermöglichen. Das wiederaufladen<br /> geschieht durch sogenannte Kondensatoren, welche<br /> die elektrische Energie ohne chemischen Umweg speichert.<br /> Das Entladen der gespeicherten Energie an einem<br /> Benutzerdefinierten Stromnetz erfolgt nach dem<br /> gleichem Funktionsprinzip wie bei der Primärbatterie. <br /> Da bei der Aufladung von Akkumulatoren Wärme entsteht,<br /> steht nicht die vollständige zum Aufladen verwendete<br /> Energie nach dem Ladezyklus zur Verfügung.<br /> Das Verhältnis der zur Verfügung stehenden, und <br /> der aufgewendeten Energie wird als Ladewirkungsgrad<br /> bezeichnet. Dieser beträgt bei herkömmlichen Akkumulatoren ca. 80%.<br /> <br /> === Vergleich zur [[Brennstoffzelle]] ===<br /> <br /> Die Funktionsweise der Entladung bei Primärbatterien und Akkumulatoren lässt sich zur vereinfachten Veranschaulichung auch mit dem Funktionsprinzip der [[Brennstoffzelle]] vergleichen.<br /> Der wichtige Unterschied besteht darin, dass die [[Brennstoffzelle]] eine kontinuierliche Zufuhr von elektrochemisch reagierenden Substanzen benötigt.<br /> <br /> == Geschichtliche Entwicklung ==<br /> <br /> Ein Batterieähnliches Gebilde wurde um 1936 von Wilhelm König bei Ausgrabungen in der nähe von Bagdad gefunden. Daher nennt man es im Volksmund auch „Bagdad Batterie“.<br /> Die Entstehungszeit wird ganz grob auf das Jahr Null geschätzt.<br /> Die „Bagdad Batterie“ besteht aus einem 18cm hohen, vasenförmigen Tongefäß, welches bei den Ausgrabungen wahrscheinlich luftdicht verschlossen war. [[Bild:Ironie_pile_Bagdad.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|233px]]Im inneren befindet sich ein Kupferzylinder in dem ein vollständig oxidiertes Eisenstäbchen steckt. Dieses guckt ca. einen cm aus der „Batterie“ heraus und könnte als Kontakt gedient haben. Das herausschauende Ende war vermutlich mit Blei überzogen, jedoch besteht zwischen den Metallen kein leitender Kontakt.<br /> Mehrere Geräte dieser Art hätten <br /> Elektrizität liefern können, was die. <br /> bisherige Annahme, zu <br /> dieser Zeit gab es noch <br /> keinen Strom, untergräbt. <br /> Das eine Gerät ist jedoch<br /> die einzige jemals <br /> gefundene „Batterie“ dieser Art.<br /> Die bewiesene Entwicklung einer<br /> herkömmlichen Batterie fing, wie<br /> so oft, mit einem Zufall an. Der <br /> italienische Arzt Luigi Galvani <br /> entdeckte, dass ein Froschschenkel,<br /> wenn man ihn mit Instrumenten <br /> verschiedener Metallzugehörigkeit<br /> berührt, durch elektrische Impulse <br /> anfängt zu Zucken.<br /> Heutige Batterien wandeln<br /> chemische Energie nach dem<br /> galvanische Prinzip in elektrische Energie um. Daher nennt man eine Batterie auch galvanisches Element. Auf die Funktionsweise wird im nächsten Punkt eingegangen.<br /> Durch die Verbindung des oben genannten galvanischen Elementes mit einem Kondensator wurde der Akkumulator geschaffen, also die wieder aufladbare Batterie.<br /> Heutzutage gibt es nur noch sehr wenig Geräte, welche mit Primärbatterien arbeiten. Im Prinzip werden ausschließlich Akkus verwendet.<br /> <br /> == Aufbau und chemische Funktionsweise ==<br /> [[Bild:Zink-Braunstein-Zelle.png|thumb|Quelle: Wikipedia|350px]]<br /> Der Aufbau einer Batterie (Zink – Kohle Batterie) lässt sich wie folgt beschreiben:<br /> Eine Handelsübliche Zink- Kohle Batterie<br /> besteht im Wesentlichen aus 2 Komponenten.<br /> Einem Zinkbecher der mit einer Salmiaklösung <br /> und Braunstein gefüllt ist und einem Kohlestift, <br /> der in dem Zinkbecher steckt.<br /> Die übliche Spannung einer „frischen“<br /> Batterie dieser Art beträgt 1,5 Volt.<br /> <br /> Die Funktionsweise entspricht dem <br /> galvanischen Prinzip, was bedeutet dass <br /> die chemische Energie, welche in der <br /> Batterie in Form Ionen gespeichert ist,<br /> in elektrische Energie umgewandelt wird.<br /> Die Reaktion geschieht auf Grundlage einer <br /> Redox-Reaktion. Der Zinkbecher, also die <br /> Zinkelektrode gibt Zn ++ Ionen ab und<br /> lädt sich dadurch negativ auf.<br /> Dadurch dass die Zinkelektrode nicht über den <br /> Kohlestift mit dem äußeren Stromkreis verbunden ist,<br /> fließen ihre „überschüssigen“ Elektronen nicht ab und dadurch wird der Austritt weiterer <br /> Zn ++ Ionen verhindert. Durch diese Begebenheit stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein.<br /> Die positiven Zinkionen, welche sich nun im Salmiak (Elektrolyt) befinden, laden den Kohlestab positiv auf und es bildet sich eine Spannung von 1,5 Volt zwischen den Elektroden aus. Wenn der äußere Stromkreis nun geschlossen wird fließen die Elektronen vom Zink über das Gerät (z.B. MP3 Player) zum Kohlestab und ziehen dadurch die positiven Ionen zur Kohleelektrode. Da das oben beschriebene Gleichgewicht nun folglich nicht mehr vorhanden ist, fließen weiterhin Zn++ Ionen in den Salmiak. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden und funktioniert erst dann nicht mehr, wenn der Elektrolyt keine Zn++ Ionen mehr aufnehmen kann.<br /> <br /> Beim Anblick einer stark benutzen Batterie fällt auf, dass der Zinkbecher extrem zerfressen ist, was darauf schließen lässt dass der sich der Zink bei der Ionenabgabe zersetzt.<br /> Eine Galvanische Zelle funktioniert im Allgemeinen ähnlich, jedoch ist der schematische Aufbau wesentlich simpler. Zwei Halbzellen werden durch eine Ionenbrücke, die Elektroden durch einen Draht verbunden und beim eintauchen der jeweiligen Elektrode in ihre Lösung wird der Stromkreis geschlossen.<br /> <br /> == Technische Verwendung ==<br /> <br /> In der Technik finden heutzutage fast ausschließlich Akkumulatoren Verwendung. Nur veraltete Geräte wie z.B. Walkmans sind noch auf Primärbatterien angewiesen.<br /> In technischen Bereichen, wo besonderst leistungsfähige Batterien benötigt werden, wie bei einer Weltraumsonde, wird auf so genannte Atombatterien zurückgegriffen.<br /> Diese funktionieren nicht auf der Basis von Kernspaltung oder Kernfusion, sondern durch dem Zerfall von instabilen Atomen, wie z.B. Plutonium. Der Zerfall des instabilen Atoms verursacht Wärme welche durch einen thermoelektrischen Generator ohne bewegliche Teile in Strom umgewandelt wird.<br /> Dadurch können Raumsonden ohne auf Solarenenergie angewiesen zu sein Jahrzehnte lang im All Informationen sammeln.<br /> <br /> == Entsorgung ==<br /> <br /> [[Bild:Batterierecycling.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|120px]]Batterien und Akkumulatoren können in Deutschland im Einzelhandel kostenlos zurückgegeben werden. Sie sollten auf keinen Fall mit dem Hausmüll entsorgt werden, da sie potentiell Umwelt schädigende Substanzen enthalten. Außerdem kann durch das Recyceln vermieden werden, dass wertvolle Rohstoffe verloren gehen. Während des Recyclingprozesses werden die Rohstoffe getrennt und mit Hilfe von z.B. Magnesiumoxid reduziert.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> .<br /> <br /> == Übungsaufgabe ==<br /> <br /> Am Pluspol (Kathode) spielt sich folgende Reaktion ab:<br /> <br /> [[Bild:Pluspol_kathode_aufg.PNG]]<br /> <br /> Gleiche die Reaktionsgleichung aus!<br /> <br /> <br /> Am Minuspol (Anode) gibt Zink-elektronen ab.<br /> <br /> [[Bild:Zn_zn2_2e_aufgabe.PNG]]<br /> <br /> Vervollständige die Reaktionsgleichung!<br /> <br /> <br /> <br /> Die Lösungen gibt es [[Lösung zum Artikel Batterien|hier]].<br /> <br /> == Versuch ==<br /> [[Bild:Wiki-versuch.JPG|thumb|Versuchsaufbau|233px]]<br /> <br /> === Zweck des Versuchs ===<br /> Kann durch die Kombination von einem Apfel mit zwei Elektroden Strom erzeugt werden?<br /> <br /> === Geräte und Hilfsmittel ===<br /> Zwei Äpfel, vier Kabel, einen Strommesser, drei Kupfer- und drei Zinkelektroden<br /> <br /> === Versuchsvorbereitung ===<br /> Zunächst stecken wii die Elektroden in die Äpfel. Hierbei muss beachtet werden, dass die Anzahl von Zinkelektroden welche in einem Apfel stecken immer gleich der Anzahl von Kupferelektoden sein muss.<br /> Außerdem ist es äußerst wichtig das sich die Elektroden innerhalb des Apfel &lt;u&gt;'''nicht'''&lt;/u&gt; berühren.<br /> Jetzt werden die elektroden nach folgendem Muster mit den Kabeln untereinander verbunden:<br /> <br /> Strommesser -<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> - Strommesser<br /> <br /> === Versuchsbeobachtung===<br /> Beim schließen der Stromkreises sieht man auf dem Strommesser, dass ein Gleichstrom von ca. 2V fließt.<br /> [[Kategorie:Chemie]]</div>

Dave http://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Elektrochemische_Energiespeicher&diff=43036 2009-03-09T07:35:17Z

<p>Dave: </p> <hr /> <div>{{navi|Chemie in Umwelt und Technik|Elektrochemische Spannungsreihe}}<br /> <br /> [[Bild:800px-Battery.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|300px]]<br /> <br /> <br /> == Was ist eine Batterie ==<br /> === Die Primärbatterie ===<br /> <br /> Eine Primärbatterie ist ein elektrochemischer Speicher für Energie. Sie ist auch in der Lage die in ihr gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Daher spricht man auch von einem Wandler (Vgl. Knicklicht: Chemische Energie wird in Strahlungsenergie umgewandelt.). Die Primärbatterie kann, im Gegensatz zum Akkumulator nicht wieder aufgeladen werden. Das heißt, dass der chemische Prozess nicht umgekehrt wiederholt werden kann, und es nicht möglich ist elektrische Energie wieder in Form von chemischer Energie in der Primärbatterie zu speichern.<br /> Daher muss eine Batterie nach einmaliger Benutzung entsorgt werden.<br /> <br /> === Der Akkumulator (Umgangssprachlich: Akku) ===<br /> <br /> Ein Akkumulator ist ein Speicher für Elektrizität und <br /> arbeitet mit mehreren Sekundärzellen, welche ein<br /> wiederaufladen ermöglichen. Das wiederaufladen<br /> geschieht durch sogenannte Kondensatoren, welche<br /> die elektrische Energie ohne chemischen Umweg speichert.<br /> Das Entladen der gespeicherten Energie an einem<br /> Benutzerdefinierten Stromnetz erfolgt nach dem<br /> gleichem Funktionsprinzip wie bei der Primärbatterie. <br /> Da bei der Aufladung von Akkumulatoren Wärme entsteht,<br /> steht nicht die vollständige zum Aufladen verwendete<br /> Energie nach dem Ladezyklus zur Verfügung.<br /> Das Verhältnis der zur Verfügung stehenden, und <br /> der aufgewendeten Energie wird als Ladewirkungsgrad<br /> bezeichnet. Dieser beträgt bei herkömmlichen Akkumulatoren ca. 80%.<br /> <br /> === Vergleich zur [[Brennstoffzelle]] ===<br /> <br /> Die Funktionsweise der Entladung bei Primärbatterien und Akkumulatoren lässt sich zur vereinfachten Veranschaulichung auch mit dem Funktionsprinzip der [[Brennstoffzelle]] vergleichen.<br /> Der wichtige Unterschied besteht darin, dass die [[Brennstoffzelle]] eine kontinuierliche Zufuhr von elektrochemisch reagierenden Substanzen benötigt.<br /> <br /> == Geschichtliche Entwicklung ==<br /> <br /> Ein Batterieähnliches Gebilde wurde um 1936 von Wilhelm König bei Ausgrabungen in der nähe von Bagdad gefunden. Daher nennt man es im Volksmund auch „Bagdad Batterie“.<br /> Die Entstehungszeit wird ganz grob auf das Jahr Null geschätzt.<br /> Die „Bagdad Batterie“ besteht aus einem 18cm hohen, vasenförmigen Tongefäß, welches bei den Ausgrabungen wahrscheinlich luftdicht verschlossen war. [[Bild:Ironie_pile_Bagdad.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|233px]]Im inneren befindet sich ein Kupferzylinder in dem ein vollständig oxidiertes Eisenstäbchen steckt. Dieses guckt ca. einen cm aus der „Batterie“ heraus und könnte als Kontakt gedient haben. Das herausschauende Ende war vermutlich mit Blei überzogen, jedoch besteht zwischen den Metallen kein leitender Kontakt.<br /> Mehrere Geräte dieser Art hätten <br /> Elektrizität liefern können, was die. <br /> bisherige Annahme, zu <br /> dieser Zeit gab es noch <br /> keinen Strom, untergräbt. <br /> Das eine Gerät ist jedoch<br /> die einzige jemals <br /> gefundene „Batterie“ dieser Art.<br /> Die bewiesene Entwicklung einer<br /> herkömmlichen Batterie fing, wie<br /> so oft, mit einem Zufall an. Der <br /> italienische Arzt Luigi Galvani <br /> entdeckte, dass ein Froschschenkel,<br /> wenn man ihn mit Instrumenten <br /> verschiedener Metallzugehörigkeit<br /> berührt, durch elektrische Impulse <br /> anfängt zu Zucken.<br /> Heutige Batterien wandeln<br /> chemische Energie nach dem<br /> galvanische Prinzip in elektrische Energie um. Daher nennt man eine Batterie auch galvanisches Element. Auf die Funktionsweise wird im nächsten Punkt eingegangen.<br /> Durch die Verbindung des oben genannten galvanischen Elementes mit einem Kondensator wurde der Akkumulator geschaffen, also die wieder aufladbare Batterie.<br /> Heutzutage gibt es nur noch sehr wenig Geräte, welche mit Primärbatterien arbeiten. Im Prinzip werden ausschließlich Akkus verwendet.<br /> <br /> == Aufbau und chemische Funktionsweise ==<br /> [[Bild:Zink-Braunstein-Zelle.png|thumb|Quelle: Wikipedia|350px]]<br /> Der Aufbau einer Batterie (Zink – Kohle Batterie) lässt sich wie folgt beschreiben:<br /> Eine Handelsübliche Zink- Kohle Batterie<br /> besteht im Wesentlichen aus 2 Komponenten.<br /> Einem Zinkbecher der mit einer Salmiaklösung <br /> und Braunstein gefüllt ist und einem Kohlestift, <br /> der in dem Zinkbecher steckt.<br /> Die übliche Spannung einer „frischen“<br /> Batterie dieser Art beträgt 1,5 Volt.<br /> <br /> Die Funktionsweise entspricht dem <br /> galvanischen Prinzip, was bedeutet dass <br /> die chemische Energie, welche in der <br /> Batterie in Form Ionen gespeichert ist,<br /> in elektrische Energie umgewandelt wird.<br /> Die Reaktion geschieht auf Grundlage einer <br /> Redox-Reaktion. Der Zinkbecher, also die <br /> Zinkelektrode gibt Zn ++ Ionen ab und<br /> lädt sich dadurch negativ auf.<br /> Dadurch dass die Zinkelektrode nicht über den <br /> Kohlestift mit dem äußeren Stromkreis verbunden ist,<br /> fließen ihre „überschüssigen“ Elektronen nicht ab und dadurch wird der Austritt weiterer <br /> Zn ++ Ionen verhindert. Durch diese Begebenheit stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein.<br /> Die positiven Zinkionen, welche sich nun im Salmiak (Elektrolyt) befinden, laden den Kohlestab positiv auf und es bildet sich eine Spannung von 1,5 Volt zwischen den Elektroden aus. Wenn der äußere Stromkreis nun geschlossen wird fließen die Elektronen vom Zink über das Gerät (z.B. MP3 Player) zum Kohlestab und ziehen dadurch die positiven Ionen zur Kohleelektrode. Da das oben beschriebene Gleichgewicht nun folglich nicht mehr vorhanden ist, fließen weiterhin Zn++ Ionen in den Salmiak. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden und funktioniert erst dann nicht mehr, wenn der Elektrolyt keine Zn++ Ionen mehr aufnehmen kann.<br /> <br /> Beim Anblick einer stark benutzen Batterie fällt auf, dass der Zinkbecher extrem zerfressen ist, was darauf schließen lässt dass der sich der Zink bei der Ionenabgabe zersetzt.<br /> Eine Galvanische Zelle funktioniert im Allgemeinen ähnlich, jedoch ist der schematische Aufbau wesentlich simpler. Zwei Halbzellen werden durch eine Ionenbrücke, die Elektroden durch einen Draht verbunden und beim eintauchen der jeweiligen Elektrode in ihre Lösung wird der Stromkreis geschlossen.<br /> <br /> == Technische Verwendung ==<br /> <br /> In der Technik finden heutzutage fast ausschließlich Akkumulatoren Verwendung. Nur veraltete Geräte wie z.B. Walkmans sind noch auf Primärbatterien angewiesen.<br /> In technischen Bereichen, wo besonderst leistungsfähige Batterien benötigt werden, wie bei einer Weltraumsonde, wird auf so genannte Atombatterien zurückgegriffen.<br /> Diese funktionieren nicht auf der Basis von Kernspaltung oder Kernfusion, sondern durch dem Zerfall von instabilen Atomen, wie z.B. Plutonium. Der Zerfall des instabilen Atoms verursacht Wärme welche durch einen thermoelektrischen Generator ohne bewegliche Teile in Strom umgewandelt wird.<br /> Dadurch können Raumsonden ohne auf Solarenenergie angewiesen zu sein Jahrzehnte lang im All Informationen sammeln.<br /> <br /> == Entsorgung ==<br /> <br /> [[Bild:Batterierecycling.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|120px]]Batterien und Akkumulatoren können in Deutschland im Einzelhandel kostenlos zurückgegeben werden. Sie sollten auf keinen Fall mit dem Hausmüll entsorgt werden, da sie potentiell Umwelt schädigende Substanzen enthalten. Außerdem kann durch das Recyceln vermieden werden, dass wertvolle Rohstoffe verloren gehen. Während des Recyclingprozesses werden die Rohstoffe getrennt und mit Hilfe von z.B. Magnesiumoxid reduziert.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> .<br /> <br /> == Übungsaufgabe ==<br /> <br /> Am Pluspol (Kathode) spielt sich folgende Reaktion ab:<br /> <br /> [[Bild:Pluspol_kathode_aufg.PNG]]<br /> <br /> Gleiche die Reaktionsgleichung aus!<br /> <br /> <br /> Am Minuspol (Anode) gibt Zink-elektronen ab.<br /> <br /> [[Bild:Zn_zn2_2e_aufgabe.PNG]]<br /> <br /> Vervollständige die Reaktionsgleichung!<br /> <br /> <br /> <br /> Die Lösungen gibt es [[Lösung zum Artikel Batterien|hier]].<br /> <br /> == Versuch ==<br /> [[Bild:Wiki-versuch.JPG|thumb|Versuchsaufbau|233px]]<br /> <br /> === Zweck des Versuchs ===<br /> Kann durch die Kombination von einem Apfel mit zwei Elektroden Strom erzeugt werden?<br /> <br /> === Geräte und Hilfsmittel ===<br /> Zwei Äpfel, vier Kabel, einen Strommesser, drei Kupfer- und drei Zinkelektroden<br /> <br /> === Versuchsvorbereitung ===<br /> Zunächst stecken wii die Elektroden in die Äpfel. Hierbei muss beachtet werden, dass die Anzahl von Zinkelektroden welche in einem Apfel stecken immer gleich der Anzahl von Kupferelektoden sein muss.<br /> Außerdem ist es äußerst wichtig das sich die Elektroden innerhalb des Apfel &lt;u&gt;'''nicht'''&lt;/u&gt; berühren.<br /> Jetzt werden die elektroden nach folgendem Muster mit den Kabeln untereinander verbunden:<br /> <br /> Strommesser -<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> - Strommesser<br /> <br /> === Versuchsbeobachtung===<br /> Beim schließen der Stromkreises sieht man auf dem Strommesser, dass ein Gleichstrom von ca. 2V fließt.</div>

Dave http://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Elektrochemische_Energiespeicher&diff=43035 2009-03-09T07:34:51Z

<p>Dave: </p> <hr /> <div><br /> <br /> {{navi|Chemie in Umwelt und Technik|Elektrochemische Spannungsreihe}}<br /> <br /> [[Bild:800px-Battery.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|300px]]<br /> <br /> <br /> == Was ist eine Batterie ==<br /> === Die Primärbatterie ===<br /> <br /> Eine Primärbatterie ist ein elektrochemischer Speicher für Energie. Sie ist auch in der Lage die in ihr gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Daher spricht man auch von einem Wandler (Vgl. Knicklicht: Chemische Energie wird in Strahlungsenergie umgewandelt.). Die Primärbatterie kann, im Gegensatz zum Akkumulator nicht wieder aufgeladen werden. Das heißt, dass der chemische Prozess nicht umgekehrt wiederholt werden kann, und es nicht möglich ist elektrische Energie wieder in Form von chemischer Energie in der Primärbatterie zu speichern.<br /> Daher muss eine Batterie nach einmaliger Benutzung entsorgt werden.<br /> <br /> === Der Akkumulator (Umgangssprachlich: Akku) ===<br /> <br /> Ein Akkumulator ist ein Speicher für Elektrizität und <br /> arbeitet mit mehreren Sekundärzellen, welche ein<br /> wiederaufladen ermöglichen. Das wiederaufladen<br /> geschieht durch sogenannte Kondensatoren, welche<br /> die elektrische Energie ohne chemischen Umweg speichert.<br /> Das Entladen der gespeicherten Energie an einem<br /> Benutzerdefinierten Stromnetz erfolgt nach dem<br /> gleichem Funktionsprinzip wie bei der Primärbatterie. <br /> Da bei der Aufladung von Akkumulatoren Wärme entsteht,<br /> steht nicht die vollständige zum Aufladen verwendete<br /> Energie nach dem Ladezyklus zur Verfügung.<br /> Das Verhältnis der zur Verfügung stehenden, und <br /> der aufgewendeten Energie wird als Ladewirkungsgrad<br /> bezeichnet. Dieser beträgt bei herkömmlichen Akkumulatoren ca. 80%.<br /> <br /> === Vergleich zur [[Brennstoffzelle]] ===<br /> <br /> Die Funktionsweise der Entladung bei Primärbatterien und Akkumulatoren lässt sich zur vereinfachten Veranschaulichung auch mit dem Funktionsprinzip der [[Brennstoffzelle]] vergleichen.<br /> Der wichtige Unterschied besteht darin, dass die [[Brennstoffzelle]] eine kontinuierliche Zufuhr von elektrochemisch reagierenden Substanzen benötigt.<br /> <br /> == Geschichtliche Entwicklung ==<br /> <br /> Ein Batterieähnliches Gebilde wurde um 1936 von Wilhelm König bei Ausgrabungen in der nähe von Bagdad gefunden. Daher nennt man es im Volksmund auch „Bagdad Batterie“.<br /> Die Entstehungszeit wird ganz grob auf das Jahr Null geschätzt.<br /> Die „Bagdad Batterie“ besteht aus einem 18cm hohen, vasenförmigen Tongefäß, welches bei den Ausgrabungen wahrscheinlich luftdicht verschlossen war. [[Bild:Ironie_pile_Bagdad.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|233px]]Im inneren befindet sich ein Kupferzylinder in dem ein vollständig oxidiertes Eisenstäbchen steckt. Dieses guckt ca. einen cm aus der „Batterie“ heraus und könnte als Kontakt gedient haben. Das herausschauende Ende war vermutlich mit Blei überzogen, jedoch besteht zwischen den Metallen kein leitender Kontakt.<br /> Mehrere Geräte dieser Art hätten <br /> Elektrizität liefern können, was die. <br /> bisherige Annahme, zu <br /> dieser Zeit gab es noch <br /> keinen Strom, untergräbt. <br /> Das eine Gerät ist jedoch<br /> die einzige jemals <br /> gefundene „Batterie“ dieser Art.<br /> Die bewiesene Entwicklung einer<br /> herkömmlichen Batterie fing, wie<br /> so oft, mit einem Zufall an. Der <br /> italienische Arzt Luigi Galvani <br /> entdeckte, dass ein Froschschenkel,<br /> wenn man ihn mit Instrumenten <br /> verschiedener Metallzugehörigkeit<br /> berührt, durch elektrische Impulse <br /> anfängt zu Zucken.<br /> Heutige Batterien wandeln<br /> chemische Energie nach dem<br /> galvanische Prinzip in elektrische Energie um. Daher nennt man eine Batterie auch galvanisches Element. Auf die Funktionsweise wird im nächsten Punkt eingegangen.<br /> Durch die Verbindung des oben genannten galvanischen Elementes mit einem Kondensator wurde der Akkumulator geschaffen, also die wieder aufladbare Batterie.<br /> Heutzutage gibt es nur noch sehr wenig Geräte, welche mit Primärbatterien arbeiten. Im Prinzip werden ausschließlich Akkus verwendet.<br /> <br /> == Aufbau und chemische Funktionsweise ==<br /> [[Bild:Zink-Braunstein-Zelle.png|thumb|Quelle: Wikipedia|350px]]<br /> Der Aufbau einer Batterie (Zink – Kohle Batterie) lässt sich wie folgt beschreiben:<br /> Eine Handelsübliche Zink- Kohle Batterie<br /> besteht im Wesentlichen aus 2 Komponenten.<br /> Einem Zinkbecher der mit einer Salmiaklösung <br /> und Braunstein gefüllt ist und einem Kohlestift, <br /> der in dem Zinkbecher steckt.<br /> Die übliche Spannung einer „frischen“<br /> Batterie dieser Art beträgt 1,5 Volt.<br /> <br /> Die Funktionsweise entspricht dem <br /> galvanischen Prinzip, was bedeutet dass <br /> die chemische Energie, welche in der <br /> Batterie in Form Ionen gespeichert ist,<br /> in elektrische Energie umgewandelt wird.<br /> Die Reaktion geschieht auf Grundlage einer <br /> Redox-Reaktion. Der Zinkbecher, also die <br /> Zinkelektrode gibt Zn ++ Ionen ab und<br /> lädt sich dadurch negativ auf.<br /> Dadurch dass die Zinkelektrode nicht über den <br /> Kohlestift mit dem äußeren Stromkreis verbunden ist,<br /> fließen ihre „überschüssigen“ Elektronen nicht ab und dadurch wird der Austritt weiterer <br /> Zn ++ Ionen verhindert. Durch diese Begebenheit stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein.<br /> Die positiven Zinkionen, welche sich nun im Salmiak (Elektrolyt) befinden, laden den Kohlestab positiv auf und es bildet sich eine Spannung von 1,5 Volt zwischen den Elektroden aus. Wenn der äußere Stromkreis nun geschlossen wird fließen die Elektronen vom Zink über das Gerät (z.B. MP3 Player) zum Kohlestab und ziehen dadurch die positiven Ionen zur Kohleelektrode. Da das oben beschriebene Gleichgewicht nun folglich nicht mehr vorhanden ist, fließen weiterhin Zn++ Ionen in den Salmiak. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden und funktioniert erst dann nicht mehr, wenn der Elektrolyt keine Zn++ Ionen mehr aufnehmen kann.<br /> <br /> Beim Anblick einer stark benutzen Batterie fällt auf, dass der Zinkbecher extrem zerfressen ist, was darauf schließen lässt dass der sich der Zink bei der Ionenabgabe zersetzt.<br /> Eine Galvanische Zelle funktioniert im Allgemeinen ähnlich, jedoch ist der schematische Aufbau wesentlich simpler. Zwei Halbzellen werden durch eine Ionenbrücke, die Elektroden durch einen Draht verbunden und beim eintauchen der jeweiligen Elektrode in ihre Lösung wird der Stromkreis geschlossen.<br /> <br /> == Technische Verwendung ==<br /> <br /> In der Technik finden heutzutage fast ausschließlich Akkumulatoren Verwendung. Nur veraltete Geräte wie z.B. Walkmans sind noch auf Primärbatterien angewiesen.<br /> In technischen Bereichen, wo besonderst leistungsfähige Batterien benötigt werden, wie bei einer Weltraumsonde, wird auf so genannte Atombatterien zurückgegriffen.<br /> Diese funktionieren nicht auf der Basis von Kernspaltung oder Kernfusion, sondern durch dem Zerfall von instabilen Atomen, wie z.B. Plutonium. Der Zerfall des instabilen Atoms verursacht Wärme welche durch einen thermoelektrischen Generator ohne bewegliche Teile in Strom umgewandelt wird.<br /> Dadurch können Raumsonden ohne auf Solarenenergie angewiesen zu sein Jahrzehnte lang im All Informationen sammeln.<br /> <br /> == Entsorgung ==<br /> <br /> [[Bild:Batterierecycling.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|120px]]Batterien und Akkumulatoren können in Deutschland im Einzelhandel kostenlos zurückgegeben werden. Sie sollten auf keinen Fall mit dem Hausmüll entsorgt werden, da sie potentiell Umwelt schädigende Substanzen enthalten. Außerdem kann durch das Recyceln vermieden werden, dass wertvolle Rohstoffe verloren gehen. Während des Recyclingprozesses werden die Rohstoffe getrennt und mit Hilfe von z.B. Magnesiumoxid reduziert.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> .<br /> <br /> == Übungsaufgabe ==<br /> <br /> Am Pluspol (Kathode) spielt sich folgende Reaktion ab:<br /> <br /> [[Bild:Pluspol_kathode_aufg.PNG]]<br /> <br /> Gleiche die Reaktionsgleichung aus!<br /> <br /> <br /> Am Minuspol (Anode) gibt Zink-elektronen ab.<br /> <br /> [[Bild:Zn_zn2_2e_aufgabe.PNG]]<br /> <br /> Vervollständige die Reaktionsgleichung!<br /> <br /> <br /> <br /> Die Lösungen gibt es [[Lösung zum Artikel Batterien|hier]].<br /> <br /> == Versuch ==<br /> [[Bild:Wiki-versuch.JPG|thumb|Versuchsaufbau|233px]]<br /> <br /> === Zweck des Versuchs ===<br /> Kann durch die Kombination von einem Apfel mit zwei Elektroden Strom erzeugt werden?<br /> <br /> === Geräte und Hilfsmittel ===<br /> Zwei Äpfel, vier Kabel, einen Strommesser, drei Kupfer- und drei Zinkelektroden<br /> <br /> === Versuchsvorbereitung ===<br /> Zunächst stecken wii die Elektroden in die Äpfel. Hierbei muss beachtet werden, dass die Anzahl von Zinkelektroden welche in einem Apfel stecken immer gleich der Anzahl von Kupferelektoden sein muss.<br /> Außerdem ist es äußerst wichtig das sich die Elektroden innerhalb des Apfel &lt;u&gt;'''nicht'''&lt;/u&gt; berühren.<br /> Jetzt werden die elektroden nach folgendem Muster mit den Kabeln untereinander verbunden:<br /> <br /> Strommesser -<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> - Strommesser<br /> <br /> === Versuchsbeobachtung===<br /> Beim schließen der Stromkreises sieht man auf dem Strommesser, dass ein Gleichstrom von ca. 2V fließt.</div>

Dave http://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Elektrochemische_Energiespeicher&diff=42968 2009-03-08T22:28:06Z

<p>Dave: /* Aufbau und chemische Funktionsweise */</p> <hr /> <div>'''Elektrochemischer Energiespeicher'''<br /> <br /> {{navi|Chemie in Umwelt und Technik|Elektrochemische Spannungsreihe}}<br /> <br /> [[Bild:800px-Battery.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|300px]]<br /> <br /> <br /> == Was ist eine Batterie ==<br /> === Die Primärbatterie ===<br /> <br /> Eine Primärbatterie ist ein elektrochemischer Speicher für Energie. Sie ist auch in der Lage die in ihr gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Daher spricht man auch von einem Wandler (Vgl. Knicklicht: Chemische Energie wird in Strahlungsenergie umgewandelt.). Die Primärbatterie kann, im Gegensatz zum Akkumulator nicht wieder aufgeladen werden. Das heißt, dass der chemische Prozess nicht umgekehrt wiederholt werden kann, und es nicht möglich ist elektrische Energie wieder in Form von chemischer Energie in der Primärbatterie zu speichern.<br /> Daher muss eine Batterie nach einmaliger Benutzung entsorgt werden.<br /> <br /> === Der Akkumulator (Umgangssprachlich: Akku) ===<br /> <br /> Ein Akkumulator ist ein Speicher für Elektrizität und <br /> arbeitet mit mehreren Sekundärzellen, welche ein<br /> wiederaufladen ermöglichen. Das wiederaufladen<br /> geschieht durch sogenannte Kondensatoren, welche<br /> die elektrische Energie ohne chemischen Umweg speichert.<br /> Das Entladen der gespeicherten Energie an einem<br /> Benutzerdefinierten Stromnetz erfolgt nach dem<br /> gleichem Funktionsprinzip wie bei der Primärbatterie. <br /> Da bei der Aufladung von Akkumulatoren Wärme entsteht,<br /> steht nicht die vollständige zum Aufladen verwendete<br /> Energie nach dem Ladezyklus zur Verfügung.<br /> Das Verhältnis der zur Verfügung stehenden, und <br /> der aufgewendeten Energie wird als Ladewirkungsgrad<br /> bezeichnet. Dieser beträgt bei herkömmlichen Akkumulatoren ca. 80%.<br /> <br /> === Vergleich zur [[Brennstoffzelle]] ===<br /> <br /> Die Funktionsweise der Entladung bei Primärbatterien und Akkumulatoren lässt sich zur vereinfachten Veranschaulichung auch mit dem Funktionsprinzip der [[Brennstoffzelle]] vergleichen.<br /> Der wichtige Unterschied besteht darin, dass die [[Brennstoffzelle]] eine kontinuierliche Zufuhr von elektrochemisch reagierenden Substanzen benötigt.<br /> <br /> == Geschichtliche Entwicklung ==<br /> <br /> Ein Batterieähnliches Gebilde wurde um 1936 von Wilhelm König bei Ausgrabungen in der nähe von Bagdad gefunden. Daher nennt man es im Volksmund auch „Bagdad Batterie“.<br /> Die Entstehungszeit wird ganz grob auf das Jahr Null geschätzt.<br /> Die „Bagdad Batterie“ besteht aus einem 18cm hohen, vasenförmigen Tongefäß, welches bei den Ausgrabungen wahrscheinlich luftdicht verschlossen war. [[Bild:Ironie_pile_Bagdad.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|233px]]Im inneren befindet sich ein Kupferzylinder in dem ein vollständig oxidiertes Eisenstäbchen steckt. Dieses guckt ca. einen cm aus der „Batterie“ heraus und könnte als Kontakt gedient haben. Das herausschauende Ende war vermutlich mit Blei überzogen, jedoch besteht zwischen den Metallen kein leitender Kontakt.<br /> Mehrere Geräte dieser Art hätten <br /> Elektrizität liefern können, was die. <br /> bisherige Annahme, zu <br /> dieser Zeit gab es noch <br /> keinen Strom, untergräbt. <br /> Das eine Gerät ist jedoch<br /> die einzige jemals <br /> gefundene „Batterie“ dieser Art.<br /> Die bewiesene Entwicklung einer<br /> herkömmlichen Batterie fing, wie<br /> so oft, mit einem Zufall an. Der <br /> italienische Arzt Luigi Galvani <br /> entdeckte, dass ein Froschschenkel,<br /> wenn man ihn mit Instrumenten <br /> verschiedener Metallzugehörigkeit<br /> berührt, durch elektrische Impulse <br /> anfängt zu Zucken.<br /> Heutige Batterien wandeln<br /> chemische Energie nach dem<br /> galvanische Prinzip in elektrische Energie um. Daher nennt man eine Batterie auch galvanisches Element. Auf die Funktionsweise wird im nächsten Punkt eingegangen.<br /> Durch die Verbindung des oben genannten galvanischen Elementes mit einem Kondensator wurde der Akkumulator geschaffen, also die wieder aufladbare Batterie.<br /> Heutzutage gibt es nur noch sehr wenig Geräte, welche mit Primärbatterien arbeiten. Im Prinzip werden ausschließlich Akkus verwendet.<br /> <br /> == Aufbau und chemische Funktionsweise ==<br /> [[Bild:Zink-Braunstein-Zelle.png|thumb|Quelle: Wikipedia|350px]]<br /> Der Aufbau einer Batterie (Zink – Kohle Batterie) lässt sich wie folgt beschreiben:<br /> Eine Handelsübliche Zink- Kohle Batterie<br /> besteht im Wesentlichen aus 2 Komponenten.<br /> Einem Zinkbecher der mit einer Salmiaklösung <br /> und Braunstein gefüllt ist und einem Kohlestift, <br /> der in dem Zinkbecher steckt.<br /> Die übliche Spannung einer „frischen“<br /> Batterie dieser Art beträgt 1,5 Volt.<br /> <br /> Die Funktionsweise entspricht dem <br /> galvanischen Prinzip, was bedeutet dass <br /> die chemische Energie, welche in der <br /> Batterie in Form Ionen gespeichert ist,<br /> in elektrische Energie umgewandelt wird.<br /> Die Reaktion geschieht auf Grundlage einer <br /> Redox-Reaktion. Der Zinkbecher, also die <br /> Zinkelektrode gibt Zn ++ Ionen ab und<br /> lädt sich dadurch negativ auf.<br /> Dadurch dass die Zinkelektrode nicht über den <br /> Kohlestift mit dem äußeren Stromkreis verbunden ist,<br /> fließen ihre „überschüssigen“ Elektronen nicht ab und dadurch wird der Austritt weiterer <br /> Zn ++ Ionen verhindert. Durch diese Begebenheit stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein.<br /> Die positiven Zinkionen, welche sich nun im Salmiak (Elektrolyt) befinden, laden den Kohlestab positiv auf und es bildet sich eine Spannung von 1,5 Volt zwischen den Elektroden aus. Wenn der äußere Stromkreis nun geschlossen wird fließen die Elektronen vom Zink über das Gerät (z.B. MP3 Player) zum Kohlestab und ziehen dadurch die positiven Ionen zur Kohleelektrode. Da das oben beschriebene Gleichgewicht nun folglich nicht mehr vorhanden ist, fließen weiterhin Zn++ Ionen in den Salmiak. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden und funktioniert erst dann nicht mehr, wenn der Elektrolyt keine Zn++ Ionen mehr aufnehmen kann.<br /> <br /> Beim Anblick einer stark benutzen Batterie fällt auf, dass der Zinkbecher extrem zerfressen ist, was darauf schließen lässt dass der sich der Zink bei der Ionenabgabe zersetzt.<br /> Eine Galvanische Zelle funktioniert im Allgemeinen ähnlich, jedoch ist der schematische Aufbau wesentlich simpler. Zwei Halbzellen werden durch eine Ionenbrücke, die Elektroden durch einen Draht verbunden und beim eintauchen der jeweiligen Elektrode in ihre Lösung wird der Stromkreis geschlossen.<br /> <br /> == Technische Verwendung ==<br /> <br /> In der Technik finden heutzutage fast ausschließlich Akkumulatoren Verwendung. Nur veraltete Geräte wie z.B. Walkmans sind noch auf Primärbatterien angewiesen.<br /> In technischen Bereichen, wo besonderst leistungsfähige Batterien benötigt werden, wie bei einer Weltraumsonde, wird auf so genannte Atombatterien zurückgegriffen.<br /> Diese funktionieren nicht auf der Basis von Kernspaltung oder Kernfusion, sondern durch dem Zerfall von instabilen Atomen, wie z.B. Plutonium. Der Zerfall des instabilen Atoms verursacht Wärme welche durch einen thermoelektrischen Generator ohne bewegliche Teile in Strom umgewandelt wird.<br /> Dadurch können Raumsonden ohne auf Solarenenergie angewiesen zu sein Jahrzehnte lang im All Informationen sammeln.<br /> <br /> == Entsorgung ==<br /> <br /> [[Bild:Batterierecycling.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|120px]]Batterien und Akkumulatoren können in Deutschland im Einzelhandel kostenlos zurückgegeben werden. Sie sollten auf keinen Fall mit dem Hausmüll entsorgt werden, da sie potentiell Umwelt schädigende Substanzen enthalten. Außerdem kann durch das Recyceln vermieden werden, dass wertvolle Rohstoffe verloren gehen. Während des Recyclingprozesses werden die Rohstoffe getrennt und mit Hilfe von z.B. Magnesiumoxid reduziert.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> .<br /> <br /> == Übungsaufgabe ==<br /> <br /> Am Pluspol (Kathode) spielt sich folgende Reaktion ab:<br /> <br /> [[Bild:Pluspol_kathode_aufg.PNG]]<br /> <br /> Gleiche die Reaktionsgleichung aus!<br /> <br /> <br /> Am Minuspol (Anode) gibt Zink-elektronen ab.<br /> <br /> [[Bild:Zn_zn2_2e_aufgabe.PNG]]<br /> <br /> Vervollständige die Reaktionsgleichung!<br /> <br /> <br /> <br /> Die Lösungen gibt es [[Lösung zum Artikel Batterien|hier]].<br /> <br /> == Versuch ==<br /> [[Bild:Wiki-versuch.JPG|thumb|Versuchsaufbau|233px]]<br /> <br /> === Zweck des Versuchs ===<br /> Kann durch die Kombination von einem Apfel mit zwei Elektroden Strom erzeugt werden?<br /> <br /> === Geräte und Hilfsmittel ===<br /> Zwei Äpfel, vier Kabel, einen Strommesser, drei Kupfer- und drei Zinkelektroden<br /> <br /> === Versuchsvorbereitung ===<br /> Zunächst stecken wii die Elektroden in die Äpfel. Hierbei muss beachtet werden, dass die Anzahl von Zinkelektroden welche in einem Apfel stecken immer gleich der Anzahl von Kupferelektoden sein muss.<br /> Außerdem ist es äußerst wichtig das sich die Elektroden innerhalb des Apfel &lt;u&gt;'''nicht'''&lt;/u&gt; berühren.<br /> Jetzt werden die elektroden nach folgendem Muster mit den Kabeln untereinander verbunden:<br /> <br /> Strommesser -<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> - Strommesser<br /> <br /> === Versuchsbeobachtung===<br /> Beim schließen der Stromkreises sieht man auf dem Strommesser, dass ein Gleichstrom von ca. 2V fließt.</div>

Dave http://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Elektrochemische_Energiespeicher&diff=42924 2009-03-08T21:18:06Z

<p>Dave: /* Übungsaufgabe */</p> <hr /> <div>'''Elektrochemischer Energiespeicher'''<br /> <br /> {{navi|Chemie in Umwelt und Technik|Elektrochemische Spannungsreihe}}<br /> <br /> [[Bild:800px-Battery.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|300px]]<br /> <br /> <br /> == Was ist eine Batterie ==<br /> === Die Primärbatterie ===<br /> <br /> Eine Primärbatterie ist ein elektrochemischer Speicher für Energie. Sie ist auch in der Lage die in ihr gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Daher spricht man auch von einem Wandler (Vgl. Knicklicht: Chemische Energie wird in Strahlungsenergie umgewandelt.). Die Primärbatterie kann, im Gegensatz zum Akkumulator nicht wieder aufgeladen werden. Das heißt, dass der chemische Prozess nicht umgekehrt wiederholt werden kann, und es nicht möglich ist elektrische Energie wieder in Form von chemischer Energie in der Primärbatterie zu speichern.<br /> Daher muss eine Batterie nach einmaliger Benutzung entsorgt werden.<br /> <br /> === Der Akkumulator (Umgangssprachlich: Akku) ===<br /> <br /> Ein Akkumulator ist ein Speicher für Elektrizität und <br /> arbeitet mit mehreren Sekundärzellen, welche ein<br /> wiederaufladen ermöglichen. Das wiederaufladen<br /> geschieht durch sogenannte Kondensatoren, welche<br /> die elektrische Energie ohne chemischen Umweg speichert.<br /> Das Entladen der gespeicherten Energie an einem<br /> Benutzerdefinierten Stromnetz erfolgt nach dem<br /> gleichem Funktionsprinzip wie bei der Primärbatterie. <br /> Da bei der Aufladung von Akkumulatoren Wärme entsteht,<br /> steht nicht die vollständige zum Aufladen verwendete<br /> Energie nach dem Ladezyklus zur Verfügung.<br /> Das Verhältnis der zur Verfügung stehenden, und <br /> der aufgewendeten Energie wird als Ladewirkungsgrad<br /> bezeichnet. Dieser beträgt bei herkömmlichen Akkumulatoren ca. 80%.<br /> <br /> === Vergleich zur [[Brennstoffzelle]] ===<br /> <br /> Die Funktionsweise der Entladung bei Primärbatterien und Akkumulatoren lässt sich zur vereinfachten Veranschaulichung auch mit dem Funktionsprinzip der [[Brennstoffzelle]] vergleichen.<br /> Der wichtige Unterschied besteht darin, dass die [[Brennstoffzelle]] eine kontinuierliche Zufuhr von elektrochemisch reagierenden Substanzen benötigt.<br /> <br /> == Geschichtliche Entwicklung ==<br /> <br /> Ein Batterieähnliches Gebilde wurde um 1936 von Wilhelm König bei Ausgrabungen in der nähe von Bagdad gefunden. Daher nennt man es im Volksmund auch „Bagdad Batterie“.<br /> Die Entstehungszeit wird ganz grob auf das Jahr Null geschätzt.<br /> Die „Bagdad Batterie“ besteht aus einem 18cm hohen, vasenförmigen Tongefäß, welches bei den Ausgrabungen wahrscheinlich luftdicht verschlossen war. [[Bild:Ironie_pile_Bagdad.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|233px]]Im inneren befindet sich ein Kupferzylinder in dem ein vollständig oxidiertes Eisenstäbchen steckt. Dieses guckt ca. einen cm aus der „Batterie“ heraus und könnte als Kontakt gedient haben. Das herausschauende Ende war vermutlich mit Blei überzogen, jedoch besteht zwischen den Metallen kein leitender Kontakt.<br /> Mehrere Geräte dieser Art hätten <br /> Elektrizität liefern können, was die. <br /> bisherige Annahme, zu <br /> dieser Zeit gab es noch <br /> keinen Strom, untergräbt. <br /> Das eine Gerät ist jedoch<br /> die einzige jemals <br /> gefundene „Batterie“ dieser Art.<br /> Die bewiesene Entwicklung einer<br /> herkömmlichen Batterie fing, wie<br /> so oft, mit einem Zufall an. Der <br /> italienische Arzt Luigi Galvani <br /> entdeckte, dass ein Froschschenkel,<br /> wenn man ihn mit Instrumenten <br /> verschiedener Metallzugehörigkeit<br /> berührt, durch elektrische Impulse <br /> anfängt zu Zucken.<br /> Heutige Batterien wandeln<br /> chemische Energie nach dem<br /> galvanische Prinzip in elektrische Energie um. Daher nennt man eine Batterie auch galvanisches Element. Auf die Funktionsweise wird im nächsten Punkt eingegangen.<br /> Durch die Verbindung des oben genannten galvanischen Elementes mit einem Kondensator wurde der Akkumulator geschaffen, also die wieder aufladbare Batterie.<br /> Heutzutage gibt es nur noch sehr wenig Geräte, welche mit Primärbatterien arbeiten. Im Prinzip werden ausschließlich Akkus verwendet.<br /> <br /> == Aufbau und chemische Funktionsweise ==<br /> [[Bild:Zink-Braunstein-Zelle.png|thumb|Quelle: Wikipedia|500px]]<br /> Der Aufbau einer Batterie (Zink – Kohle Batterie) lässt sich wie folgt beschreiben:<br /> Eine Handelsübliche Zink- Kohle Batterie<br /> besteht im Wesentlichen aus 2 Komponenten.<br /> Einem Zinkbecher der mit einer Salmiaklösung <br /> und Braunstein gefüllt ist und einem Kohlestift, <br /> der in dem Zinkbecher steckt.<br /> Die übliche Spannung einer „frischen“<br /> Batterie dieser Art beträgt 1,5 Volt.<br /> <br /> Die Funktionsweise entspricht dem <br /> galvanischen Prinzip, was bedeutet dass <br /> die chemische Energie, welche in der <br /> Batterie in Form Ionen gespeichert ist,<br /> in elektrische Energie umgewandelt wird.<br /> Die Reaktion geschieht auf Grundlage einer <br /> Redox-Reaktion. Der Zinkbecher, also die <br /> Zinkelektrode gibt Zn ++ Ionen ab und<br /> lädt sich dadurch negativ auf.<br /> Dadurch dass die Zinkelektrode nicht über den <br /> Kohlestift mit dem äußeren Stromkreis verbunden ist,<br /> fließen ihre „überschüssigen“ Elektronen nicht ab und dadurch wird der Austritt weiterer <br /> Zn ++ Ionen verhindert. Durch diese Begebenheit stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein.<br /> Die positiven Zinkionen, welche sich nun im Salmiak (Elektrolyt) befinden, laden den Kohlestab positiv auf und es bildet sich eine Spannung von 1,5 Volt zwischen den Elektroden aus. Wenn der äußere Stromkreis nun geschlossen wird fließen die Elektronen vom Zink über das Gerät (z.B. MP3 Player) zum Kohlestab und ziehen dadurch die positiven Ionen zur Kohleelektrode. Da das oben beschriebene Gleichgewicht nun folglich nicht mehr vorhanden ist, fließen weiterhin Zn++ Ionen in den Salmiak. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden und funktioniert erst dann nicht mehr, wenn der Elektrolyt keine Zn++ Ionen mehr aufnehmen kann.<br /> <br /> Beim Anblick einer stark benutzen Batterie fällt auf, dass der Zinkbecher extrem zerfressen ist, was darauf schließen lässt dass der sich der Zink bei der Ionenabgabe zersetzt.<br /> Eine Galvanische Zelle funktioniert im Allgemeinen ähnlich, jedoch ist der schematische Aufbau wesentlich simpler. Zwei Halbzellen werden durch eine Ionenbrücke, die Elektroden durch einen Draht verbunden und beim eintauchen der jeweiligen Elektrode in ihre Lösung wird der Stromkreis geschlossen.<br /> <br /> == Technische Verwendung ==<br /> <br /> In der Technik finden heutzutage fast ausschließlich Akkumulatoren Verwendung. Nur veraltete Geräte wie z.B. Walkmans sind noch auf Primärbatterien angewiesen.<br /> In technischen Bereichen, wo besonderst leistungsfähige Batterien benötigt werden, wie bei einer Weltraumsonde, wird auf so genannte Atombatterien zurückgegriffen.<br /> Diese funktionieren nicht auf der Basis von Kernspaltung oder Kernfusion, sondern durch dem Zerfall von instabilen Atomen, wie z.B. Plutonium. Der Zerfall des instabilen Atoms verursacht Wärme welche durch einen thermoelektrischen Generator ohne bewegliche Teile in Strom umgewandelt wird.<br /> Dadurch können Raumsonden ohne auf Solarenenergie angewiesen zu sein Jahrzehnte lang im All Informationen sammeln.<br /> <br /> == Entsorgung ==<br /> <br /> [[Bild:Batterierecycling.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|120px]]Batterien und Akkumulatoren können in Deutschland im Einzelhandel kostenlos zurückgegeben werden. Sie sollten auf keinen Fall mit dem Hausmüll entsorgt werden, da sie potentiell Umwelt schädigende Substanzen enthalten. Außerdem kann durch das Recyceln vermieden werden, dass wertvolle Rohstoffe verloren gehen. Während des Recyclingprozesses werden die Rohstoffe getrennt und mit Hilfe von z.B. Magnesiumoxid reduziert.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> .<br /> <br /> == Übungsaufgabe ==<br /> <br /> Am Pluspol (Kathode) spielt sich folgende Reaktion ab:<br /> <br /> [[Bild:Pluspol_kathode_aufg.PNG]]<br /> <br /> Gleiche die Reaktionsgleichung aus!<br /> <br /> <br /> Am Minuspol (Anode) gibt Zink-elektronen ab.<br /> <br /> [[Bild:Zn_zn2_2e_aufgabe.PNG]]<br /> <br /> Vervollständige die Reaktionsgleichung!<br /> <br /> <br /> <br /> Die Lösungen gibt es [[Lösung zum Artikel Batterien|hier]].<br /> <br /> == Versuch ==<br /> [[Bild:Wiki-versuch.JPG|thumb|Versuchsaufbau|233px]]<br /> <br /> === Zweck des Versuchs ===<br /> Kann durch die Kombination von einem Apfel mit zwei Elektroden Strom erzeugt werden?<br /> <br /> === Geräte und Hilfsmittel ===<br /> Zwei Äpfel, vier Kabel, einen Strommesser, drei Kupfer- und drei Zinkelektroden<br /> <br /> === Versuchsvorbereitung ===<br /> Zunächst stecken wii die Elektroden in die Äpfel. Hierbei muss beachtet werden, dass die Anzahl von Zinkelektroden welche in einem Apfel stecken immer gleich der Anzahl von Kupferelektoden sein muss.<br /> Außerdem ist es äußerst wichtig das sich die Elektroden innerhalb des Apfel &lt;u&gt;'''nicht'''&lt;/u&gt; berühren.<br /> Jetzt werden die elektroden nach folgendem Muster mit den Kabeln untereinander verbunden:<br /> <br /> Strommesser -<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> - Strommesser<br /> <br /> === Versuchsbeobachtung===<br /> Beim schließen der Stromkreises sieht man auf dem Strommesser, dass ein Gleichstrom von ca. 2V fließt.</div>

Dave http://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Elektrochemische_Energiespeicher&diff=42923 2009-03-08T21:17:41Z

<p>Dave: /* Übungsaufgabe */</p> <hr /> <div>'''Elektrochemischer Energiespeicher'''<br /> <br /> {{navi|Chemie in Umwelt und Technik|Elektrochemische Spannungsreihe}}<br /> <br /> [[Bild:800px-Battery.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|300px]]<br /> <br /> <br /> == Was ist eine Batterie ==<br /> === Die Primärbatterie ===<br /> <br /> Eine Primärbatterie ist ein elektrochemischer Speicher für Energie. Sie ist auch in der Lage die in ihr gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Daher spricht man auch von einem Wandler (Vgl. Knicklicht: Chemische Energie wird in Strahlungsenergie umgewandelt.). Die Primärbatterie kann, im Gegensatz zum Akkumulator nicht wieder aufgeladen werden. Das heißt, dass der chemische Prozess nicht umgekehrt wiederholt werden kann, und es nicht möglich ist elektrische Energie wieder in Form von chemischer Energie in der Primärbatterie zu speichern.<br /> Daher muss eine Batterie nach einmaliger Benutzung entsorgt werden.<br /> <br /> === Der Akkumulator (Umgangssprachlich: Akku) ===<br /> <br /> Ein Akkumulator ist ein Speicher für Elektrizität und <br /> arbeitet mit mehreren Sekundärzellen, welche ein<br /> wiederaufladen ermöglichen. Das wiederaufladen<br /> geschieht durch sogenannte Kondensatoren, welche<br /> die elektrische Energie ohne chemischen Umweg speichert.<br /> Das Entladen der gespeicherten Energie an einem<br /> Benutzerdefinierten Stromnetz erfolgt nach dem<br /> gleichem Funktionsprinzip wie bei der Primärbatterie. <br /> Da bei der Aufladung von Akkumulatoren Wärme entsteht,<br /> steht nicht die vollständige zum Aufladen verwendete<br /> Energie nach dem Ladezyklus zur Verfügung.<br /> Das Verhältnis der zur Verfügung stehenden, und <br /> der aufgewendeten Energie wird als Ladewirkungsgrad<br /> bezeichnet. Dieser beträgt bei herkömmlichen Akkumulatoren ca. 80%.<br /> <br /> === Vergleich zur [[Brennstoffzelle]] ===<br /> <br /> Die Funktionsweise der Entladung bei Primärbatterien und Akkumulatoren lässt sich zur vereinfachten Veranschaulichung auch mit dem Funktionsprinzip der [[Brennstoffzelle]] vergleichen.<br /> Der wichtige Unterschied besteht darin, dass die [[Brennstoffzelle]] eine kontinuierliche Zufuhr von elektrochemisch reagierenden Substanzen benötigt.<br /> <br /> == Geschichtliche Entwicklung ==<br /> <br /> Ein Batterieähnliches Gebilde wurde um 1936 von Wilhelm König bei Ausgrabungen in der nähe von Bagdad gefunden. Daher nennt man es im Volksmund auch „Bagdad Batterie“.<br /> Die Entstehungszeit wird ganz grob auf das Jahr Null geschätzt.<br /> Die „Bagdad Batterie“ besteht aus einem 18cm hohen, vasenförmigen Tongefäß, welches bei den Ausgrabungen wahrscheinlich luftdicht verschlossen war. [[Bild:Ironie_pile_Bagdad.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|233px]]Im inneren befindet sich ein Kupferzylinder in dem ein vollständig oxidiertes Eisenstäbchen steckt. Dieses guckt ca. einen cm aus der „Batterie“ heraus und könnte als Kontakt gedient haben. Das herausschauende Ende war vermutlich mit Blei überzogen, jedoch besteht zwischen den Metallen kein leitender Kontakt.<br /> Mehrere Geräte dieser Art hätten <br /> Elektrizität liefern können, was die. <br /> bisherige Annahme, zu <br /> dieser Zeit gab es noch <br /> keinen Strom, untergräbt. <br /> Das eine Gerät ist jedoch<br /> die einzige jemals <br /> gefundene „Batterie“ dieser Art.<br /> Die bewiesene Entwicklung einer<br /> herkömmlichen Batterie fing, wie<br /> so oft, mit einem Zufall an. Der <br /> italienische Arzt Luigi Galvani <br /> entdeckte, dass ein Froschschenkel,<br /> wenn man ihn mit Instrumenten <br /> verschiedener Metallzugehörigkeit<br /> berührt, durch elektrische Impulse <br /> anfängt zu Zucken.<br /> Heutige Batterien wandeln<br /> chemische Energie nach dem<br /> galvanische Prinzip in elektrische Energie um. Daher nennt man eine Batterie auch galvanisches Element. Auf die Funktionsweise wird im nächsten Punkt eingegangen.<br /> Durch die Verbindung des oben genannten galvanischen Elementes mit einem Kondensator wurde der Akkumulator geschaffen, also die wieder aufladbare Batterie.<br /> Heutzutage gibt es nur noch sehr wenig Geräte, welche mit Primärbatterien arbeiten. Im Prinzip werden ausschließlich Akkus verwendet.<br /> <br /> == Aufbau und chemische Funktionsweise ==<br /> [[Bild:Zink-Braunstein-Zelle.png|thumb|Quelle: Wikipedia|500px]]<br /> Der Aufbau einer Batterie (Zink – Kohle Batterie) lässt sich wie folgt beschreiben:<br /> Eine Handelsübliche Zink- Kohle Batterie<br /> besteht im Wesentlichen aus 2 Komponenten.<br /> Einem Zinkbecher der mit einer Salmiaklösung <br /> und Braunstein gefüllt ist und einem Kohlestift, <br /> der in dem Zinkbecher steckt.<br /> Die übliche Spannung einer „frischen“<br /> Batterie dieser Art beträgt 1,5 Volt.<br /> <br /> Die Funktionsweise entspricht dem <br /> galvanischen Prinzip, was bedeutet dass <br /> die chemische Energie, welche in der <br /> Batterie in Form Ionen gespeichert ist,<br /> in elektrische Energie umgewandelt wird.<br /> Die Reaktion geschieht auf Grundlage einer <br /> Redox-Reaktion. Der Zinkbecher, also die <br /> Zinkelektrode gibt Zn ++ Ionen ab und<br /> lädt sich dadurch negativ auf.<br /> Dadurch dass die Zinkelektrode nicht über den <br /> Kohlestift mit dem äußeren Stromkreis verbunden ist,<br /> fließen ihre „überschüssigen“ Elektronen nicht ab und dadurch wird der Austritt weiterer <br /> Zn ++ Ionen verhindert. Durch diese Begebenheit stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein.<br /> Die positiven Zinkionen, welche sich nun im Salmiak (Elektrolyt) befinden, laden den Kohlestab positiv auf und es bildet sich eine Spannung von 1,5 Volt zwischen den Elektroden aus. Wenn der äußere Stromkreis nun geschlossen wird fließen die Elektronen vom Zink über das Gerät (z.B. MP3 Player) zum Kohlestab und ziehen dadurch die positiven Ionen zur Kohleelektrode. Da das oben beschriebene Gleichgewicht nun folglich nicht mehr vorhanden ist, fließen weiterhin Zn++ Ionen in den Salmiak. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden und funktioniert erst dann nicht mehr, wenn der Elektrolyt keine Zn++ Ionen mehr aufnehmen kann.<br /> <br /> Beim Anblick einer stark benutzen Batterie fällt auf, dass der Zinkbecher extrem zerfressen ist, was darauf schließen lässt dass der sich der Zink bei der Ionenabgabe zersetzt.<br /> Eine Galvanische Zelle funktioniert im Allgemeinen ähnlich, jedoch ist der schematische Aufbau wesentlich simpler. Zwei Halbzellen werden durch eine Ionenbrücke, die Elektroden durch einen Draht verbunden und beim eintauchen der jeweiligen Elektrode in ihre Lösung wird der Stromkreis geschlossen.<br /> <br /> == Technische Verwendung ==<br /> <br /> In der Technik finden heutzutage fast ausschließlich Akkumulatoren Verwendung. Nur veraltete Geräte wie z.B. Walkmans sind noch auf Primärbatterien angewiesen.<br /> In technischen Bereichen, wo besonderst leistungsfähige Batterien benötigt werden, wie bei einer Weltraumsonde, wird auf so genannte Atombatterien zurückgegriffen.<br /> Diese funktionieren nicht auf der Basis von Kernspaltung oder Kernfusion, sondern durch dem Zerfall von instabilen Atomen, wie z.B. Plutonium. Der Zerfall des instabilen Atoms verursacht Wärme welche durch einen thermoelektrischen Generator ohne bewegliche Teile in Strom umgewandelt wird.<br /> Dadurch können Raumsonden ohne auf Solarenenergie angewiesen zu sein Jahrzehnte lang im All Informationen sammeln.<br /> <br /> == Entsorgung ==<br /> <br /> [[Bild:Batterierecycling.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|120px]]Batterien und Akkumulatoren können in Deutschland im Einzelhandel kostenlos zurückgegeben werden. Sie sollten auf keinen Fall mit dem Hausmüll entsorgt werden, da sie potentiell Umwelt schädigende Substanzen enthalten. Außerdem kann durch das Recyceln vermieden werden, dass wertvolle Rohstoffe verloren gehen. Während des Recyclingprozesses werden die Rohstoffe getrennt und mit Hilfe von z.B. Magnesiumoxid reduziert.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> .<br /> <br /> == Übungsaufgabe ==<br /> <br /> Am Pluspol (Kathode) spielt sich folgende Reaktion ab:<br /> <br /> [[Bild:Pluspol_kathode_aufg.PNG]]<br /> <br /> Gleiche die Reaktionsgleichung aus!<br /> <br /> <br /> Am Minuspol (Anode) gibt Zink-elektronen ab.<br /> <br /> [[Bild:Zn_zn2_2e_aufgabe.PNG]]<br /> <br /> Vervollständige die Reaktionsgleichung!<br /> <br /> <br /> <br /> Die Lösungen gibt es [[Lösung zum Artikel Batterien|hier]]<br /> <br /> == Versuch ==<br /> [[Bild:Wiki-versuch.JPG|thumb|Versuchsaufbau|233px]]<br /> <br /> === Zweck des Versuchs ===<br /> Kann durch die Kombination von einem Apfel mit zwei Elektroden Strom erzeugt werden?<br /> <br /> === Geräte und Hilfsmittel ===<br /> Zwei Äpfel, vier Kabel, einen Strommesser, drei Kupfer- und drei Zinkelektroden<br /> <br /> === Versuchsvorbereitung ===<br /> Zunächst stecken wii die Elektroden in die Äpfel. Hierbei muss beachtet werden, dass die Anzahl von Zinkelektroden welche in einem Apfel stecken immer gleich der Anzahl von Kupferelektoden sein muss.<br /> Außerdem ist es äußerst wichtig das sich die Elektroden innerhalb des Apfel &lt;u&gt;'''nicht'''&lt;/u&gt; berühren.<br /> Jetzt werden die elektroden nach folgendem Muster mit den Kabeln untereinander verbunden:<br /> <br /> Strommesser -<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> - Strommesser<br /> <br /> === Versuchsbeobachtung===<br /> Beim schließen der Stromkreises sieht man auf dem Strommesser, dass ein Gleichstrom von ca. 2V fließt.</div>

Dave http://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Elektrochemische_Energiespeicher&diff=42898 2009-03-08T20:27:29Z

<p>Dave: /* Übungsaufgabe */</p> <hr /> <div>'''Elektrochemischer Energiespeicher'''<br /> <br /> {{navi|Chemie in Umwelt und Technik|Elektrochemische Spannungsreihe}}<br /> <br /> [[Bild:800px-Battery.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|300px]]<br /> <br /> <br /> == Was ist eine Batterie ==<br /> === Die Primärbatterie ===<br /> <br /> Eine Primärbatterie ist ein elektrochemischer Speicher für Energie. Sie ist auch in der Lage die in ihr gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Daher spricht man auch von einem Wandler (Vgl. Knicklicht: Chemische Energie wird in Strahlungsenergie umgewandelt.). Die Primärbatterie kann, im Gegensatz zum Akkumulator nicht wieder aufgeladen werden. Das heißt, dass der chemische Prozess nicht umgekehrt wiederholt werden kann, und es nicht möglich ist elektrische Energie wieder in Form von chemischer Energie in der Primärbatterie zu speichern.<br /> Daher muss eine Batterie nach einmaliger Benutzung entsorgt werden.<br /> <br /> === Der Akkumulator (Umgangssprachlich: Akku) ===<br /> <br /> Ein Akkumulator ist ein Speicher für Elektrizität und <br /> arbeitet mit mehreren Sekundärzellen, welche ein<br /> wiederaufladen ermöglichen. Das wiederaufladen<br /> geschieht durch sogenannte Kondensatoren, welche<br /> die elektrische Energie ohne chemischen Umweg speichert.<br /> Das Entladen der gespeicherten Energie an einem<br /> Benutzerdefinierten Stromnetz erfolgt nach dem<br /> gleichem Funktionsprinzip wie bei der Primärbatterie. <br /> Da bei der Aufladung von Akkumulatoren Wärme entsteht,<br /> steht nicht die vollständige zum Aufladen verwendete<br /> Energie nach dem Ladezyklus zur Verfügung.<br /> Das Verhältnis der zur Verfügung stehenden, und <br /> der aufgewendeten Energie wird als Ladewirkungsgrad<br /> bezeichnet. Dieser beträgt bei herkömmlichen Akkumulatoren ca. 80%.<br /> <br /> === Vergleich zur [[Brennstoffzelle]] ===<br /> <br /> Die Funktionsweise der Entladung bei Primärbatterien und Akkumulatoren lässt sich zur vereinfachten Veranschaulichung auch mit dem Funktionsprinzip der [[Brennstoffzelle]] vergleichen.<br /> Der wichtige Unterschied besteht darin, dass die [[Brennstoffzelle]] eine kontinuierliche Zufuhr von elektrochemisch reagierenden Substanzen benötigt.<br /> <br /> == Geschichtliche Entwicklung ==<br /> <br /> Ein Batterieähnliches Gebilde wurde um 1936 von Wilhelm König bei Ausgrabungen in der nähe von Bagdad gefunden. Daher nennt man es im Volksmund auch „Bagdad Batterie“.<br /> Die Entstehungszeit wird ganz grob auf das Jahr Null geschätzt.<br /> Die „Bagdad Batterie“ besteht aus einem 18cm hohen, vasenförmigen Tongefäß, welches bei den Ausgrabungen wahrscheinlich luftdicht verschlossen war. [[Bild:Ironie_pile_Bagdad.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|233px]]Im inneren befindet sich ein Kupferzylinder in dem ein vollständig oxidiertes Eisenstäbchen steckt. Dieses guckt ca. einen cm aus der „Batterie“ heraus und könnte als Kontakt gedient haben. Das herausschauende Ende war vermutlich mit Blei überzogen, jedoch besteht zwischen den Metallen kein leitender Kontakt.<br /> Mehrere Geräte dieser Art hätten <br /> Elektrizität liefern können, was die. <br /> bisherige Annahme, zu <br /> dieser Zeit gab es noch <br /> keinen Strom, untergräbt. <br /> Das eine Gerät ist jedoch<br /> die einzige jemals <br /> gefundene „Batterie“ dieser Art.<br /> Die bewiesene Entwicklung einer<br /> herkömmlichen Batterie fing, wie<br /> so oft, mit einem Zufall an. Der <br /> italienische Arzt Luigi Galvani <br /> entdeckte, dass ein Froschschenkel,<br /> wenn man ihn mit Instrumenten <br /> verschiedener Metallzugehörigkeit<br /> berührt, durch elektrische Impulse <br /> anfängt zu Zucken.<br /> Heutige Batterien wandeln<br /> chemische Energie nach dem<br /> galvanische Prinzip in elektrische Energie um. Daher nennt man eine Batterie auch galvanisches Element. Auf die Funktionsweise wird im nächsten Punkt eingegangen.<br /> Durch die Verbindung des oben genannten galvanischen Elementes mit einem Kondensator wurde der Akkumulator geschaffen, also die wieder aufladbare Batterie.<br /> Heutzutage gibt es nur noch sehr wenig Geräte, welche mit Primärbatterien arbeiten. Im Prinzip werden ausschließlich Akkus verwendet.<br /> <br /> == Aufbau und chemische Funktionsweise ==<br /> [[Bild:Zink-Braunstein-Zelle.png|thumb|Quelle: Wikipedia|500px]]<br /> Der Aufbau einer Batterie (Zink – Kohle Batterie) lässt sich wie folgt beschreiben:<br /> Eine Handelsübliche Zink- Kohle Batterie<br /> besteht im Wesentlichen aus 2 Komponenten.<br /> Einem Zinkbecher der mit einer Salmiaklösung <br /> und Braunstein gefüllt ist und einem Kohlestift, <br /> der in dem Zinkbecher steckt.<br /> Die übliche Spannung einer „frischen“<br /> Batterie dieser Art beträgt 1,5 Volt.<br /> <br /> Die Funktionsweise entspricht dem <br /> galvanischen Prinzip, was bedeutet dass <br /> die chemische Energie, welche in der <br /> Batterie in Form Ionen gespeichert ist,<br /> in elektrische Energie umgewandelt wird.<br /> Die Reaktion geschieht auf Grundlage einer <br /> Redox-Reaktion. Der Zinkbecher, also die <br /> Zinkelektrode gibt Zn ++ Ionen ab und<br /> lädt sich dadurch negativ auf.<br /> Dadurch dass die Zinkelektrode nicht über den <br /> Kohlestift mit dem äußeren Stromkreis verbunden ist,<br /> fließen ihre „überschüssigen“ Elektronen nicht ab und dadurch wird der Austritt weiterer <br /> Zn ++ Ionen verhindert. Durch diese Begebenheit stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein.<br /> Die positiven Zinkionen, welche sich nun im Salmiak (Elektrolyt) befinden, laden den Kohlestab positiv auf und es bildet sich eine Spannung von 1,5 Volt zwischen den Elektroden aus. Wenn der äußere Stromkreis nun geschlossen wird fließen die Elektronen vom Zink über das Gerät (z.B. MP3 Player) zum Kohlestab und ziehen dadurch die positiven Ionen zur Kohleelektrode. Da das oben beschriebene Gleichgewicht nun folglich nicht mehr vorhanden ist, fließen weiterhin Zn++ Ionen in den Salmiak. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden und funktioniert erst dann nicht mehr, wenn der Elektrolyt keine Zn++ Ionen mehr aufnehmen kann.<br /> <br /> Beim Anblick einer stark benutzen Batterie fällt auf, dass der Zinkbecher extrem zerfressen ist, was darauf schließen lässt dass der sich der Zink bei der Ionenabgabe zersetzt.<br /> Eine Galvanische Zelle funktioniert im Allgemeinen ähnlich, jedoch ist der schematische Aufbau wesentlich simpler. Zwei Halbzellen werden durch eine Ionenbrücke, die Elektroden durch einen Draht verbunden und beim eintauchen der jeweiligen Elektrode in ihre Lösung wird der Stromkreis geschlossen.<br /> <br /> == Technische Verwendung ==<br /> <br /> In der Technik finden heutzutage fast ausschließlich Akkumulatoren Verwendung. Nur veraltete Geräte wie z.B. Walkmans sind noch auf Primärbatterien angewiesen.<br /> In technischen Bereichen, wo besonderst leistungsfähige Batterien benötigt werden, wie bei einer Weltraumsonde, wird auf so genannte Atombatterien zurückgegriffen.<br /> Diese funktionieren nicht auf der Basis von Kernspaltung oder Kernfusion, sondern durch dem Zerfall von instabilen Atomen, wie z.B. Plutonium. Der Zerfall des instabilen Atoms verursacht Wärme welche durch einen thermoelektrischen Generator ohne bewegliche Teile in Strom umgewandelt wird.<br /> Dadurch können Raumsonden ohne auf Solarenenergie angewiesen zu sein Jahrzehnte lang im All Informationen sammeln.<br /> <br /> == Entsorgung ==<br /> <br /> [[Bild:Batterierecycling.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|120px]]Batterien und Akkumulatoren können in Deutschland im Einzelhandel kostenlos zurückgegeben werden. Sie sollten auf keinen Fall mit dem Hausmüll entsorgt werden, da sie potentiell Umwelt schädigende Substanzen enthalten. Außerdem kann durch das Recyceln vermieden werden, dass wertvolle Rohstoffe verloren gehen. Während des Recyclingprozesses werden die Rohstoffe getrennt und mit Hilfe von z.B. Magnesiumoxid reduziert.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> .<br /> <br /> == Übungsaufgabe ==<br /> <br /> Am Pluspol (Kathode) spielt sich folgende Reaktion ab:<br /> <br /> [[Bild:Pluspol_kathode_aufg.PNG]]<br /> <br /> Gleiche die Reaktionsgleichung aus!<br /> <br /> <br /> Am Minuspol (Anode) gibt Zink-elektronen ab.<br /> <br /> [[Bild:Zn_zn2_2e_aufgabe.PNG]]<br /> <br /> Vervollständige die Reaktionsgleichung!<br /> <br /> <br /> <br /> Die Lösungen gibt es hier: [[Lösung zum Artikel Batterien]]<br /> <br /> == Versuch ==<br /> [[Bild:Wiki-versuch.JPG|thumb|Versuchsaufbau|233px]]<br /> <br /> === Zweck des Versuchs ===<br /> Kann durch die Kombination von einem Apfel mit zwei Elektroden Strom erzeugt werden?<br /> <br /> === Geräte und Hilfsmittel ===<br /> Zwei Äpfel, vier Kabel, einen Strommesser, drei Kupfer- und drei Zinkelektroden<br /> <br /> === Versuchsvorbereitung ===<br /> Zunächst stecken wii die Elektroden in die Äpfel. Hierbei muss beachtet werden, dass die Anzahl von Zinkelektroden welche in einem Apfel stecken immer gleich der Anzahl von Kupferelektoden sein muss.<br /> Außerdem ist es äußerst wichtig das sich die Elektroden innerhalb des Apfel &lt;u&gt;'''nicht'''&lt;/u&gt; berühren.<br /> Jetzt werden die elektroden nach folgendem Muster mit den Kabeln untereinander verbunden:<br /> <br /> Strommesser -<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> - Strommesser<br /> <br /> === Versuchsbeobachtung===<br /> Beim schließen der Stromkreises sieht man auf dem Strommesser, dass ein Gleichstrom von ca. 2V fließt.</div>

Dave http://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Elektrochemische_Energiespeicher&diff=42897 2009-03-08T20:26:54Z

<p>Dave: </p> <hr /> <div>'''Elektrochemischer Energiespeicher'''<br /> <br /> {{navi|Chemie in Umwelt und Technik|Elektrochemische Spannungsreihe}}<br /> <br /> [[Bild:800px-Battery.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|300px]]<br /> <br /> <br /> == Was ist eine Batterie ==<br /> === Die Primärbatterie ===<br /> <br /> Eine Primärbatterie ist ein elektrochemischer Speicher für Energie. Sie ist auch in der Lage die in ihr gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Daher spricht man auch von einem Wandler (Vgl. Knicklicht: Chemische Energie wird in Strahlungsenergie umgewandelt.). Die Primärbatterie kann, im Gegensatz zum Akkumulator nicht wieder aufgeladen werden. Das heißt, dass der chemische Prozess nicht umgekehrt wiederholt werden kann, und es nicht möglich ist elektrische Energie wieder in Form von chemischer Energie in der Primärbatterie zu speichern.<br /> Daher muss eine Batterie nach einmaliger Benutzung entsorgt werden.<br /> <br /> === Der Akkumulator (Umgangssprachlich: Akku) ===<br /> <br /> Ein Akkumulator ist ein Speicher für Elektrizität und <br /> arbeitet mit mehreren Sekundärzellen, welche ein<br /> wiederaufladen ermöglichen. Das wiederaufladen<br /> geschieht durch sogenannte Kondensatoren, welche<br /> die elektrische Energie ohne chemischen Umweg speichert.<br /> Das Entladen der gespeicherten Energie an einem<br /> Benutzerdefinierten Stromnetz erfolgt nach dem<br /> gleichem Funktionsprinzip wie bei der Primärbatterie. <br /> Da bei der Aufladung von Akkumulatoren Wärme entsteht,<br /> steht nicht die vollständige zum Aufladen verwendete<br /> Energie nach dem Ladezyklus zur Verfügung.<br /> Das Verhältnis der zur Verfügung stehenden, und <br /> der aufgewendeten Energie wird als Ladewirkungsgrad<br /> bezeichnet. Dieser beträgt bei herkömmlichen Akkumulatoren ca. 80%.<br /> <br /> === Vergleich zur [[Brennstoffzelle]] ===<br /> <br /> Die Funktionsweise der Entladung bei Primärbatterien und Akkumulatoren lässt sich zur vereinfachten Veranschaulichung auch mit dem Funktionsprinzip der [[Brennstoffzelle]] vergleichen.<br /> Der wichtige Unterschied besteht darin, dass die [[Brennstoffzelle]] eine kontinuierliche Zufuhr von elektrochemisch reagierenden Substanzen benötigt.<br /> <br /> == Geschichtliche Entwicklung ==<br /> <br /> Ein Batterieähnliches Gebilde wurde um 1936 von Wilhelm König bei Ausgrabungen in der nähe von Bagdad gefunden. Daher nennt man es im Volksmund auch „Bagdad Batterie“.<br /> Die Entstehungszeit wird ganz grob auf das Jahr Null geschätzt.<br /> Die „Bagdad Batterie“ besteht aus einem 18cm hohen, vasenförmigen Tongefäß, welches bei den Ausgrabungen wahrscheinlich luftdicht verschlossen war. [[Bild:Ironie_pile_Bagdad.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|233px]]Im inneren befindet sich ein Kupferzylinder in dem ein vollständig oxidiertes Eisenstäbchen steckt. Dieses guckt ca. einen cm aus der „Batterie“ heraus und könnte als Kontakt gedient haben. Das herausschauende Ende war vermutlich mit Blei überzogen, jedoch besteht zwischen den Metallen kein leitender Kontakt.<br /> Mehrere Geräte dieser Art hätten <br /> Elektrizität liefern können, was die. <br /> bisherige Annahme, zu <br /> dieser Zeit gab es noch <br /> keinen Strom, untergräbt. <br /> Das eine Gerät ist jedoch<br /> die einzige jemals <br /> gefundene „Batterie“ dieser Art.<br /> Die bewiesene Entwicklung einer<br /> herkömmlichen Batterie fing, wie<br /> so oft, mit einem Zufall an. Der <br /> italienische Arzt Luigi Galvani <br /> entdeckte, dass ein Froschschenkel,<br /> wenn man ihn mit Instrumenten <br /> verschiedener Metallzugehörigkeit<br /> berührt, durch elektrische Impulse <br /> anfängt zu Zucken.<br /> Heutige Batterien wandeln<br /> chemische Energie nach dem<br /> galvanische Prinzip in elektrische Energie um. Daher nennt man eine Batterie auch galvanisches Element. Auf die Funktionsweise wird im nächsten Punkt eingegangen.<br /> Durch die Verbindung des oben genannten galvanischen Elementes mit einem Kondensator wurde der Akkumulator geschaffen, also die wieder aufladbare Batterie.<br /> Heutzutage gibt es nur noch sehr wenig Geräte, welche mit Primärbatterien arbeiten. Im Prinzip werden ausschließlich Akkus verwendet.<br /> <br /> == Aufbau und chemische Funktionsweise ==<br /> [[Bild:Zink-Braunstein-Zelle.png|thumb|Quelle: Wikipedia|500px]]<br /> Der Aufbau einer Batterie (Zink – Kohle Batterie) lässt sich wie folgt beschreiben:<br /> Eine Handelsübliche Zink- Kohle Batterie<br /> besteht im Wesentlichen aus 2 Komponenten.<br /> Einem Zinkbecher der mit einer Salmiaklösung <br /> und Braunstein gefüllt ist und einem Kohlestift, <br /> der in dem Zinkbecher steckt.<br /> Die übliche Spannung einer „frischen“<br /> Batterie dieser Art beträgt 1,5 Volt.<br /> <br /> Die Funktionsweise entspricht dem <br /> galvanischen Prinzip, was bedeutet dass <br /> die chemische Energie, welche in der <br /> Batterie in Form Ionen gespeichert ist,<br /> in elektrische Energie umgewandelt wird.<br /> Die Reaktion geschieht auf Grundlage einer <br /> Redox-Reaktion. Der Zinkbecher, also die <br /> Zinkelektrode gibt Zn ++ Ionen ab und<br /> lädt sich dadurch negativ auf.<br /> Dadurch dass die Zinkelektrode nicht über den <br /> Kohlestift mit dem äußeren Stromkreis verbunden ist,<br /> fließen ihre „überschüssigen“ Elektronen nicht ab und dadurch wird der Austritt weiterer <br /> Zn ++ Ionen verhindert. Durch diese Begebenheit stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein.<br /> Die positiven Zinkionen, welche sich nun im Salmiak (Elektrolyt) befinden, laden den Kohlestab positiv auf und es bildet sich eine Spannung von 1,5 Volt zwischen den Elektroden aus. Wenn der äußere Stromkreis nun geschlossen wird fließen die Elektronen vom Zink über das Gerät (z.B. MP3 Player) zum Kohlestab und ziehen dadurch die positiven Ionen zur Kohleelektrode. Da das oben beschriebene Gleichgewicht nun folglich nicht mehr vorhanden ist, fließen weiterhin Zn++ Ionen in den Salmiak. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden und funktioniert erst dann nicht mehr, wenn der Elektrolyt keine Zn++ Ionen mehr aufnehmen kann.<br /> <br /> Beim Anblick einer stark benutzen Batterie fällt auf, dass der Zinkbecher extrem zerfressen ist, was darauf schließen lässt dass der sich der Zink bei der Ionenabgabe zersetzt.<br /> Eine Galvanische Zelle funktioniert im Allgemeinen ähnlich, jedoch ist der schematische Aufbau wesentlich simpler. Zwei Halbzellen werden durch eine Ionenbrücke, die Elektroden durch einen Draht verbunden und beim eintauchen der jeweiligen Elektrode in ihre Lösung wird der Stromkreis geschlossen.<br /> <br /> == Technische Verwendung ==<br /> <br /> In der Technik finden heutzutage fast ausschließlich Akkumulatoren Verwendung. Nur veraltete Geräte wie z.B. Walkmans sind noch auf Primärbatterien angewiesen.<br /> In technischen Bereichen, wo besonderst leistungsfähige Batterien benötigt werden, wie bei einer Weltraumsonde, wird auf so genannte Atombatterien zurückgegriffen.<br /> Diese funktionieren nicht auf der Basis von Kernspaltung oder Kernfusion, sondern durch dem Zerfall von instabilen Atomen, wie z.B. Plutonium. Der Zerfall des instabilen Atoms verursacht Wärme welche durch einen thermoelektrischen Generator ohne bewegliche Teile in Strom umgewandelt wird.<br /> Dadurch können Raumsonden ohne auf Solarenenergie angewiesen zu sein Jahrzehnte lang im All Informationen sammeln.<br /> <br /> == Entsorgung ==<br /> <br /> [[Bild:Batterierecycling.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|120px]]Batterien und Akkumulatoren können in Deutschland im Einzelhandel kostenlos zurückgegeben werden. Sie sollten auf keinen Fall mit dem Hausmüll entsorgt werden, da sie potentiell Umwelt schädigende Substanzen enthalten. Außerdem kann durch das Recyceln vermieden werden, dass wertvolle Rohstoffe verloren gehen. Während des Recyclingprozesses werden die Rohstoffe getrennt und mit Hilfe von z.B. Magnesiumoxid reduziert.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> .<br /> <br /> == Übungsaufgabe ==<br /> <br /> Am Pluspol (Kathode) spielt sich folgende Reaktion ab:<br /> <br /> [[Bild:Pluspol_kathode_aufg.PNG]]<br /> <br /> Gleiche die Reaktionsgleichung aus!<br /> <br /> <br /> Am Minuspol (Anode) gibt Zink elektronen ab.<br /> <br /> [[Bild:Zn_zn2_2e_aufgabe.PNG]]<br /> <br /> Vervollständige die Reaktionsgleichung!<br /> <br /> <br /> <br /> Die Lösungen gibt es hier: [[Lösung zum Artikel Batterien]]<br /> <br /> == Versuch ==<br /> [[Bild:Wiki-versuch.JPG|thumb|Versuchsaufbau|233px]]<br /> <br /> === Zweck des Versuchs ===<br /> Kann durch die Kombination von einem Apfel mit zwei Elektroden Strom erzeugt werden?<br /> <br /> === Geräte und Hilfsmittel ===<br /> Zwei Äpfel, vier Kabel, einen Strommesser, drei Kupfer- und drei Zinkelektroden<br /> <br /> === Versuchsvorbereitung ===<br /> Zunächst stecken wii die Elektroden in die Äpfel. Hierbei muss beachtet werden, dass die Anzahl von Zinkelektroden welche in einem Apfel stecken immer gleich der Anzahl von Kupferelektoden sein muss.<br /> Außerdem ist es äußerst wichtig das sich die Elektroden innerhalb des Apfel &lt;u&gt;'''nicht'''&lt;/u&gt; berühren.<br /> Jetzt werden die elektroden nach folgendem Muster mit den Kabeln untereinander verbunden:<br /> <br /> Strommesser -<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> - Strommesser<br /> <br /> === Versuchsbeobachtung===<br /> Beim schließen der Stromkreises sieht man auf dem Strommesser, dass ein Gleichstrom von ca. 2V fließt.</div>

Dave http://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Elektrochemische_Energiespeicher&diff=42896 2009-03-08T20:26:38Z

<p>Dave: </p> <hr /> <div>'''Elektrochemischer Energiespeicher'''<br /> <br /> {{navi|Chemie in Umwelt und Technik|Elektrochemische Spannungsreihe}}<br /> <br /> [[Bild:800px-Battery.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|500px]]<br /> <br /> <br /> == Was ist eine Batterie ==<br /> === Die Primärbatterie ===<br /> <br /> Eine Primärbatterie ist ein elektrochemischer Speicher für Energie. Sie ist auch in der Lage die in ihr gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Daher spricht man auch von einem Wandler (Vgl. Knicklicht: Chemische Energie wird in Strahlungsenergie umgewandelt.). Die Primärbatterie kann, im Gegensatz zum Akkumulator nicht wieder aufgeladen werden. Das heißt, dass der chemische Prozess nicht umgekehrt wiederholt werden kann, und es nicht möglich ist elektrische Energie wieder in Form von chemischer Energie in der Primärbatterie zu speichern.<br /> Daher muss eine Batterie nach einmaliger Benutzung entsorgt werden.<br /> <br /> === Der Akkumulator (Umgangssprachlich: Akku) ===<br /> <br /> Ein Akkumulator ist ein Speicher für Elektrizität und <br /> arbeitet mit mehreren Sekundärzellen, welche ein<br /> wiederaufladen ermöglichen. Das wiederaufladen<br /> geschieht durch sogenannte Kondensatoren, welche<br /> die elektrische Energie ohne chemischen Umweg speichert.<br /> Das Entladen der gespeicherten Energie an einem<br /> Benutzerdefinierten Stromnetz erfolgt nach dem<br /> gleichem Funktionsprinzip wie bei der Primärbatterie. <br /> Da bei der Aufladung von Akkumulatoren Wärme entsteht,<br /> steht nicht die vollständige zum Aufladen verwendete<br /> Energie nach dem Ladezyklus zur Verfügung.<br /> Das Verhältnis der zur Verfügung stehenden, und <br /> der aufgewendeten Energie wird als Ladewirkungsgrad<br /> bezeichnet. Dieser beträgt bei herkömmlichen Akkumulatoren ca. 80%.<br /> <br /> === Vergleich zur [[Brennstoffzelle]] ===<br /> <br /> Die Funktionsweise der Entladung bei Primärbatterien und Akkumulatoren lässt sich zur vereinfachten Veranschaulichung auch mit dem Funktionsprinzip der [[Brennstoffzelle]] vergleichen.<br /> Der wichtige Unterschied besteht darin, dass die [[Brennstoffzelle]] eine kontinuierliche Zufuhr von elektrochemisch reagierenden Substanzen benötigt.<br /> <br /> == Geschichtliche Entwicklung ==<br /> <br /> Ein Batterieähnliches Gebilde wurde um 1936 von Wilhelm König bei Ausgrabungen in der nähe von Bagdad gefunden. Daher nennt man es im Volksmund auch „Bagdad Batterie“.<br /> Die Entstehungszeit wird ganz grob auf das Jahr Null geschätzt.<br /> Die „Bagdad Batterie“ besteht aus einem 18cm hohen, vasenförmigen Tongefäß, welches bei den Ausgrabungen wahrscheinlich luftdicht verschlossen war. [[Bild:Ironie_pile_Bagdad.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|233px]]Im inneren befindet sich ein Kupferzylinder in dem ein vollständig oxidiertes Eisenstäbchen steckt. Dieses guckt ca. einen cm aus der „Batterie“ heraus und könnte als Kontakt gedient haben. Das herausschauende Ende war vermutlich mit Blei überzogen, jedoch besteht zwischen den Metallen kein leitender Kontakt.<br /> Mehrere Geräte dieser Art hätten <br /> Elektrizität liefern können, was die. <br /> bisherige Annahme, zu <br /> dieser Zeit gab es noch <br /> keinen Strom, untergräbt. <br /> Das eine Gerät ist jedoch<br /> die einzige jemals <br /> gefundene „Batterie“ dieser Art.<br /> Die bewiesene Entwicklung einer<br /> herkömmlichen Batterie fing, wie<br /> so oft, mit einem Zufall an. Der <br /> italienische Arzt Luigi Galvani <br /> entdeckte, dass ein Froschschenkel,<br /> wenn man ihn mit Instrumenten <br /> verschiedener Metallzugehörigkeit<br /> berührt, durch elektrische Impulse <br /> anfängt zu Zucken.<br /> Heutige Batterien wandeln<br /> chemische Energie nach dem<br /> galvanische Prinzip in elektrische Energie um. Daher nennt man eine Batterie auch galvanisches Element. Auf die Funktionsweise wird im nächsten Punkt eingegangen.<br /> Durch die Verbindung des oben genannten galvanischen Elementes mit einem Kondensator wurde der Akkumulator geschaffen, also die wieder aufladbare Batterie.<br /> Heutzutage gibt es nur noch sehr wenig Geräte, welche mit Primärbatterien arbeiten. Im Prinzip werden ausschließlich Akkus verwendet.<br /> <br /> == Aufbau und chemische Funktionsweise ==<br /> [[Bild:Zink-Braunstein-Zelle.png|thumb|Quelle: Wikipedia|500px]]<br /> Der Aufbau einer Batterie (Zink – Kohle Batterie) lässt sich wie folgt beschreiben:<br /> Eine Handelsübliche Zink- Kohle Batterie<br /> besteht im Wesentlichen aus 2 Komponenten.<br /> Einem Zinkbecher der mit einer Salmiaklösung <br /> und Braunstein gefüllt ist und einem Kohlestift, <br /> der in dem Zinkbecher steckt.<br /> Die übliche Spannung einer „frischen“<br /> Batterie dieser Art beträgt 1,5 Volt.<br /> <br /> Die Funktionsweise entspricht dem <br /> galvanischen Prinzip, was bedeutet dass <br /> die chemische Energie, welche in der <br /> Batterie in Form Ionen gespeichert ist,<br /> in elektrische Energie umgewandelt wird.<br /> Die Reaktion geschieht auf Grundlage einer <br /> Redox-Reaktion. Der Zinkbecher, also die <br /> Zinkelektrode gibt Zn ++ Ionen ab und<br /> lädt sich dadurch negativ auf.<br /> Dadurch dass die Zinkelektrode nicht über den <br /> Kohlestift mit dem äußeren Stromkreis verbunden ist,<br /> fließen ihre „überschüssigen“ Elektronen nicht ab und dadurch wird der Austritt weiterer <br /> Zn ++ Ionen verhindert. Durch diese Begebenheit stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein.<br /> Die positiven Zinkionen, welche sich nun im Salmiak (Elektrolyt) befinden, laden den Kohlestab positiv auf und es bildet sich eine Spannung von 1,5 Volt zwischen den Elektroden aus. Wenn der äußere Stromkreis nun geschlossen wird fließen die Elektronen vom Zink über das Gerät (z.B. MP3 Player) zum Kohlestab und ziehen dadurch die positiven Ionen zur Kohleelektrode. Da das oben beschriebene Gleichgewicht nun folglich nicht mehr vorhanden ist, fließen weiterhin Zn++ Ionen in den Salmiak. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden und funktioniert erst dann nicht mehr, wenn der Elektrolyt keine Zn++ Ionen mehr aufnehmen kann.<br /> <br /> Beim Anblick einer stark benutzen Batterie fällt auf, dass der Zinkbecher extrem zerfressen ist, was darauf schließen lässt dass der sich der Zink bei der Ionenabgabe zersetzt.<br /> Eine Galvanische Zelle funktioniert im Allgemeinen ähnlich, jedoch ist der schematische Aufbau wesentlich simpler. Zwei Halbzellen werden durch eine Ionenbrücke, die Elektroden durch einen Draht verbunden und beim eintauchen der jeweiligen Elektrode in ihre Lösung wird der Stromkreis geschlossen.<br /> <br /> == Technische Verwendung ==<br /> <br /> In der Technik finden heutzutage fast ausschließlich Akkumulatoren Verwendung. Nur veraltete Geräte wie z.B. Walkmans sind noch auf Primärbatterien angewiesen.<br /> In technischen Bereichen, wo besonderst leistungsfähige Batterien benötigt werden, wie bei einer Weltraumsonde, wird auf so genannte Atombatterien zurückgegriffen.<br /> Diese funktionieren nicht auf der Basis von Kernspaltung oder Kernfusion, sondern durch dem Zerfall von instabilen Atomen, wie z.B. Plutonium. Der Zerfall des instabilen Atoms verursacht Wärme welche durch einen thermoelektrischen Generator ohne bewegliche Teile in Strom umgewandelt wird.<br /> Dadurch können Raumsonden ohne auf Solarenenergie angewiesen zu sein Jahrzehnte lang im All Informationen sammeln.<br /> <br /> == Entsorgung ==<br /> <br /> [[Bild:Batterierecycling.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|120px]]Batterien und Akkumulatoren können in Deutschland im Einzelhandel kostenlos zurückgegeben werden. Sie sollten auf keinen Fall mit dem Hausmüll entsorgt werden, da sie potentiell Umwelt schädigende Substanzen enthalten. Außerdem kann durch das Recyceln vermieden werden, dass wertvolle Rohstoffe verloren gehen. Während des Recyclingprozesses werden die Rohstoffe getrennt und mit Hilfe von z.B. Magnesiumoxid reduziert.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> .<br /> <br /> == Übungsaufgabe ==<br /> <br /> Am Pluspol (Kathode) spielt sich folgende Reaktion ab:<br /> <br /> [[Bild:Pluspol_kathode_aufg.PNG]]<br /> <br /> Gleiche die Reaktionsgleichung aus!<br /> <br /> <br /> Am Minuspol (Anode) gibt Zink elektronen ab.<br /> <br /> [[Bild:Zn_zn2_2e_aufgabe.PNG]]<br /> <br /> Vervollständige die Reaktionsgleichung!<br /> <br /> <br /> <br /> Die Lösungen gibt es hier: [[Lösung zum Artikel Batterien]]<br /> <br /> == Versuch ==<br /> [[Bild:Wiki-versuch.JPG|thumb|Versuchsaufbau|233px]]<br /> <br /> === Zweck des Versuchs ===<br /> Kann durch die Kombination von einem Apfel mit zwei Elektroden Strom erzeugt werden?<br /> <br /> === Geräte und Hilfsmittel ===<br /> Zwei Äpfel, vier Kabel, einen Strommesser, drei Kupfer- und drei Zinkelektroden<br /> <br /> === Versuchsvorbereitung ===<br /> Zunächst stecken wii die Elektroden in die Äpfel. Hierbei muss beachtet werden, dass die Anzahl von Zinkelektroden welche in einem Apfel stecken immer gleich der Anzahl von Kupferelektoden sein muss.<br /> Außerdem ist es äußerst wichtig das sich die Elektroden innerhalb des Apfel &lt;u&gt;'''nicht'''&lt;/u&gt; berühren.<br /> Jetzt werden die elektroden nach folgendem Muster mit den Kabeln untereinander verbunden:<br /> <br /> Strommesser -<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> - Strommesser<br /> <br /> === Versuchsbeobachtung===<br /> Beim schließen der Stromkreises sieht man auf dem Strommesser, dass ein Gleichstrom von ca. 2V fließt.</div>

Dave http://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Elektrochemische_Energiespeicher&diff=42895 2009-03-08T20:26:18Z

<p>Dave: /* Übungsaufgabe */</p> <hr /> <div>'''Elektrochemischer Energiespeicher'''<br /> <br /> {{navi|Chemie in Umwelt und Technik|Elektrochemische Spannungsreihe}}<br /> <br /> [[Bild:800px-Battery.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|233px]]<br /> <br /> <br /> == Was ist eine Batterie ==<br /> === Die Primärbatterie ===<br /> <br /> Eine Primärbatterie ist ein elektrochemischer Speicher für Energie. Sie ist auch in der Lage die in ihr gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Daher spricht man auch von einem Wandler (Vgl. Knicklicht: Chemische Energie wird in Strahlungsenergie umgewandelt.). Die Primärbatterie kann, im Gegensatz zum Akkumulator nicht wieder aufgeladen werden. Das heißt, dass der chemische Prozess nicht umgekehrt wiederholt werden kann, und es nicht möglich ist elektrische Energie wieder in Form von chemischer Energie in der Primärbatterie zu speichern.<br /> Daher muss eine Batterie nach einmaliger Benutzung entsorgt werden.<br /> <br /> === Der Akkumulator (Umgangssprachlich: Akku) ===<br /> <br /> Ein Akkumulator ist ein Speicher für Elektrizität und <br /> arbeitet mit mehreren Sekundärzellen, welche ein<br /> wiederaufladen ermöglichen. Das wiederaufladen<br /> geschieht durch sogenannte Kondensatoren, welche<br /> die elektrische Energie ohne chemischen Umweg speichert.<br /> Das Entladen der gespeicherten Energie an einem<br /> Benutzerdefinierten Stromnetz erfolgt nach dem<br /> gleichem Funktionsprinzip wie bei der Primärbatterie. <br /> Da bei der Aufladung von Akkumulatoren Wärme entsteht,<br /> steht nicht die vollständige zum Aufladen verwendete<br /> Energie nach dem Ladezyklus zur Verfügung.<br /> Das Verhältnis der zur Verfügung stehenden, und <br /> der aufgewendeten Energie wird als Ladewirkungsgrad<br /> bezeichnet. Dieser beträgt bei herkömmlichen Akkumulatoren ca. 80%.<br /> <br /> === Vergleich zur [[Brennstoffzelle]] ===<br /> <br /> Die Funktionsweise der Entladung bei Primärbatterien und Akkumulatoren lässt sich zur vereinfachten Veranschaulichung auch mit dem Funktionsprinzip der [[Brennstoffzelle]] vergleichen.<br /> Der wichtige Unterschied besteht darin, dass die [[Brennstoffzelle]] eine kontinuierliche Zufuhr von elektrochemisch reagierenden Substanzen benötigt.<br /> <br /> == Geschichtliche Entwicklung ==<br /> <br /> Ein Batterieähnliches Gebilde wurde um 1936 von Wilhelm König bei Ausgrabungen in der nähe von Bagdad gefunden. Daher nennt man es im Volksmund auch „Bagdad Batterie“.<br /> Die Entstehungszeit wird ganz grob auf das Jahr Null geschätzt.<br /> Die „Bagdad Batterie“ besteht aus einem 18cm hohen, vasenförmigen Tongefäß, welches bei den Ausgrabungen wahrscheinlich luftdicht verschlossen war. [[Bild:Ironie_pile_Bagdad.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|233px]]Im inneren befindet sich ein Kupferzylinder in dem ein vollständig oxidiertes Eisenstäbchen steckt. Dieses guckt ca. einen cm aus der „Batterie“ heraus und könnte als Kontakt gedient haben. Das herausschauende Ende war vermutlich mit Blei überzogen, jedoch besteht zwischen den Metallen kein leitender Kontakt.<br /> Mehrere Geräte dieser Art hätten <br /> Elektrizität liefern können, was die. <br /> bisherige Annahme, zu <br /> dieser Zeit gab es noch <br /> keinen Strom, untergräbt. <br /> Das eine Gerät ist jedoch<br /> die einzige jemals <br /> gefundene „Batterie“ dieser Art.<br /> Die bewiesene Entwicklung einer<br /> herkömmlichen Batterie fing, wie<br /> so oft, mit einem Zufall an. Der <br /> italienische Arzt Luigi Galvani <br /> entdeckte, dass ein Froschschenkel,<br /> wenn man ihn mit Instrumenten <br /> verschiedener Metallzugehörigkeit<br /> berührt, durch elektrische Impulse <br /> anfängt zu Zucken.<br /> Heutige Batterien wandeln<br /> chemische Energie nach dem<br /> galvanische Prinzip in elektrische Energie um. Daher nennt man eine Batterie auch galvanisches Element. Auf die Funktionsweise wird im nächsten Punkt eingegangen.<br /> Durch die Verbindung des oben genannten galvanischen Elementes mit einem Kondensator wurde der Akkumulator geschaffen, also die wieder aufladbare Batterie.<br /> Heutzutage gibt es nur noch sehr wenig Geräte, welche mit Primärbatterien arbeiten. Im Prinzip werden ausschließlich Akkus verwendet.<br /> <br /> == Aufbau und chemische Funktionsweise ==<br /> [[Bild:Zink-Braunstein-Zelle.png|thumb|Quelle: Wikipedia|500px]]<br /> Der Aufbau einer Batterie (Zink – Kohle Batterie) lässt sich wie folgt beschreiben:<br /> Eine Handelsübliche Zink- Kohle Batterie<br /> besteht im Wesentlichen aus 2 Komponenten.<br /> Einem Zinkbecher der mit einer Salmiaklösung <br /> und Braunstein gefüllt ist und einem Kohlestift, <br /> der in dem Zinkbecher steckt.<br /> Die übliche Spannung einer „frischen“<br /> Batterie dieser Art beträgt 1,5 Volt.<br /> <br /> Die Funktionsweise entspricht dem <br /> galvanischen Prinzip, was bedeutet dass <br /> die chemische Energie, welche in der <br /> Batterie in Form Ionen gespeichert ist,<br /> in elektrische Energie umgewandelt wird.<br /> Die Reaktion geschieht auf Grundlage einer <br /> Redox-Reaktion. Der Zinkbecher, also die <br /> Zinkelektrode gibt Zn ++ Ionen ab und<br /> lädt sich dadurch negativ auf.<br /> Dadurch dass die Zinkelektrode nicht über den <br /> Kohlestift mit dem äußeren Stromkreis verbunden ist,<br /> fließen ihre „überschüssigen“ Elektronen nicht ab und dadurch wird der Austritt weiterer <br /> Zn ++ Ionen verhindert. Durch diese Begebenheit stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein.<br /> Die positiven Zinkionen, welche sich nun im Salmiak (Elektrolyt) befinden, laden den Kohlestab positiv auf und es bildet sich eine Spannung von 1,5 Volt zwischen den Elektroden aus. Wenn der äußere Stromkreis nun geschlossen wird fließen die Elektronen vom Zink über das Gerät (z.B. MP3 Player) zum Kohlestab und ziehen dadurch die positiven Ionen zur Kohleelektrode. Da das oben beschriebene Gleichgewicht nun folglich nicht mehr vorhanden ist, fließen weiterhin Zn++ Ionen in den Salmiak. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden und funktioniert erst dann nicht mehr, wenn der Elektrolyt keine Zn++ Ionen mehr aufnehmen kann.<br /> <br /> Beim Anblick einer stark benutzen Batterie fällt auf, dass der Zinkbecher extrem zerfressen ist, was darauf schließen lässt dass der sich der Zink bei der Ionenabgabe zersetzt.<br /> Eine Galvanische Zelle funktioniert im Allgemeinen ähnlich, jedoch ist der schematische Aufbau wesentlich simpler. Zwei Halbzellen werden durch eine Ionenbrücke, die Elektroden durch einen Draht verbunden und beim eintauchen der jeweiligen Elektrode in ihre Lösung wird der Stromkreis geschlossen.<br /> <br /> == Technische Verwendung ==<br /> <br /> In der Technik finden heutzutage fast ausschließlich Akkumulatoren Verwendung. Nur veraltete Geräte wie z.B. Walkmans sind noch auf Primärbatterien angewiesen.<br /> In technischen Bereichen, wo besonderst leistungsfähige Batterien benötigt werden, wie bei einer Weltraumsonde, wird auf so genannte Atombatterien zurückgegriffen.<br /> Diese funktionieren nicht auf der Basis von Kernspaltung oder Kernfusion, sondern durch dem Zerfall von instabilen Atomen, wie z.B. Plutonium. Der Zerfall des instabilen Atoms verursacht Wärme welche durch einen thermoelektrischen Generator ohne bewegliche Teile in Strom umgewandelt wird.<br /> Dadurch können Raumsonden ohne auf Solarenenergie angewiesen zu sein Jahrzehnte lang im All Informationen sammeln.<br /> <br /> == Entsorgung ==<br /> <br /> [[Bild:Batterierecycling.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|120px]]Batterien und Akkumulatoren können in Deutschland im Einzelhandel kostenlos zurückgegeben werden. Sie sollten auf keinen Fall mit dem Hausmüll entsorgt werden, da sie potentiell Umwelt schädigende Substanzen enthalten. Außerdem kann durch das Recyceln vermieden werden, dass wertvolle Rohstoffe verloren gehen. Während des Recyclingprozesses werden die Rohstoffe getrennt und mit Hilfe von z.B. Magnesiumoxid reduziert.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> .<br /> <br /> == Übungsaufgabe ==<br /> <br /> Am Pluspol (Kathode) spielt sich folgende Reaktion ab:<br /> <br /> [[Bild:Pluspol_kathode_aufg.PNG]]<br /> <br /> Gleiche die Reaktionsgleichung aus!<br /> <br /> <br /> Am Minuspol (Anode) gibt Zink elektronen ab.<br /> <br /> [[Bild:Zn_zn2_2e_aufgabe.PNG]]<br /> <br /> Vervollständige die Reaktionsgleichung!<br /> <br /> <br /> <br /> Die Lösungen gibt es hier: [[Lösung zum Artikel Batterien]]<br /> <br /> == Versuch ==<br /> [[Bild:Wiki-versuch.JPG|thumb|Versuchsaufbau|233px]]<br /> <br /> === Zweck des Versuchs ===<br /> Kann durch die Kombination von einem Apfel mit zwei Elektroden Strom erzeugt werden?<br /> <br /> === Geräte und Hilfsmittel ===<br /> Zwei Äpfel, vier Kabel, einen Strommesser, drei Kupfer- und drei Zinkelektroden<br /> <br /> === Versuchsvorbereitung ===<br /> Zunächst stecken wii die Elektroden in die Äpfel. Hierbei muss beachtet werden, dass die Anzahl von Zinkelektroden welche in einem Apfel stecken immer gleich der Anzahl von Kupferelektoden sein muss.<br /> Außerdem ist es äußerst wichtig das sich die Elektroden innerhalb des Apfel &lt;u&gt;'''nicht'''&lt;/u&gt; berühren.<br /> Jetzt werden die elektroden nach folgendem Muster mit den Kabeln untereinander verbunden:<br /> <br /> Strommesser -<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> - Strommesser<br /> <br /> === Versuchsbeobachtung===<br /> Beim schließen der Stromkreises sieht man auf dem Strommesser, dass ein Gleichstrom von ca. 2V fließt.</div>

Dave http://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Elektrochemische_Energiespeicher&diff=42893 2009-03-08T20:25:48Z

<p>Dave: /* Übungsaufgabe */</p> <hr /> <div>'''Elektrochemischer Energiespeicher'''<br /> <br /> {{navi|Chemie in Umwelt und Technik|Elektrochemische Spannungsreihe}}<br /> <br /> [[Bild:800px-Battery.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|233px]]<br /> <br /> <br /> == Was ist eine Batterie ==<br /> === Die Primärbatterie ===<br /> <br /> Eine Primärbatterie ist ein elektrochemischer Speicher für Energie. Sie ist auch in der Lage die in ihr gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Daher spricht man auch von einem Wandler (Vgl. Knicklicht: Chemische Energie wird in Strahlungsenergie umgewandelt.). Die Primärbatterie kann, im Gegensatz zum Akkumulator nicht wieder aufgeladen werden. Das heißt, dass der chemische Prozess nicht umgekehrt wiederholt werden kann, und es nicht möglich ist elektrische Energie wieder in Form von chemischer Energie in der Primärbatterie zu speichern.<br /> Daher muss eine Batterie nach einmaliger Benutzung entsorgt werden.<br /> <br /> === Der Akkumulator (Umgangssprachlich: Akku) ===<br /> <br /> Ein Akkumulator ist ein Speicher für Elektrizität und <br /> arbeitet mit mehreren Sekundärzellen, welche ein<br /> wiederaufladen ermöglichen. Das wiederaufladen<br /> geschieht durch sogenannte Kondensatoren, welche<br /> die elektrische Energie ohne chemischen Umweg speichert.<br /> Das Entladen der gespeicherten Energie an einem<br /> Benutzerdefinierten Stromnetz erfolgt nach dem<br /> gleichem Funktionsprinzip wie bei der Primärbatterie. <br /> Da bei der Aufladung von Akkumulatoren Wärme entsteht,<br /> steht nicht die vollständige zum Aufladen verwendete<br /> Energie nach dem Ladezyklus zur Verfügung.<br /> Das Verhältnis der zur Verfügung stehenden, und <br /> der aufgewendeten Energie wird als Ladewirkungsgrad<br /> bezeichnet. Dieser beträgt bei herkömmlichen Akkumulatoren ca. 80%.<br /> <br /> === Vergleich zur [[Brennstoffzelle]] ===<br /> <br /> Die Funktionsweise der Entladung bei Primärbatterien und Akkumulatoren lässt sich zur vereinfachten Veranschaulichung auch mit dem Funktionsprinzip der [[Brennstoffzelle]] vergleichen.<br /> Der wichtige Unterschied besteht darin, dass die [[Brennstoffzelle]] eine kontinuierliche Zufuhr von elektrochemisch reagierenden Substanzen benötigt.<br /> <br /> == Geschichtliche Entwicklung ==<br /> <br /> Ein Batterieähnliches Gebilde wurde um 1936 von Wilhelm König bei Ausgrabungen in der nähe von Bagdad gefunden. Daher nennt man es im Volksmund auch „Bagdad Batterie“.<br /> Die Entstehungszeit wird ganz grob auf das Jahr Null geschätzt.<br /> Die „Bagdad Batterie“ besteht aus einem 18cm hohen, vasenförmigen Tongefäß, welches bei den Ausgrabungen wahrscheinlich luftdicht verschlossen war. [[Bild:Ironie_pile_Bagdad.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|233px]]Im inneren befindet sich ein Kupferzylinder in dem ein vollständig oxidiertes Eisenstäbchen steckt. Dieses guckt ca. einen cm aus der „Batterie“ heraus und könnte als Kontakt gedient haben. Das herausschauende Ende war vermutlich mit Blei überzogen, jedoch besteht zwischen den Metallen kein leitender Kontakt.<br /> Mehrere Geräte dieser Art hätten <br /> Elektrizität liefern können, was die. <br /> bisherige Annahme, zu <br /> dieser Zeit gab es noch <br /> keinen Strom, untergräbt. <br /> Das eine Gerät ist jedoch<br /> die einzige jemals <br /> gefundene „Batterie“ dieser Art.<br /> Die bewiesene Entwicklung einer<br /> herkömmlichen Batterie fing, wie<br /> so oft, mit einem Zufall an. Der <br /> italienische Arzt Luigi Galvani <br /> entdeckte, dass ein Froschschenkel,<br /> wenn man ihn mit Instrumenten <br /> verschiedener Metallzugehörigkeit<br /> berührt, durch elektrische Impulse <br /> anfängt zu Zucken.<br /> Heutige Batterien wandeln<br /> chemische Energie nach dem<br /> galvanische Prinzip in elektrische Energie um. Daher nennt man eine Batterie auch galvanisches Element. Auf die Funktionsweise wird im nächsten Punkt eingegangen.<br /> Durch die Verbindung des oben genannten galvanischen Elementes mit einem Kondensator wurde der Akkumulator geschaffen, also die wieder aufladbare Batterie.<br /> Heutzutage gibt es nur noch sehr wenig Geräte, welche mit Primärbatterien arbeiten. Im Prinzip werden ausschließlich Akkus verwendet.<br /> <br /> == Aufbau und chemische Funktionsweise ==<br /> [[Bild:Zink-Braunstein-Zelle.png|thumb|Quelle: Wikipedia|500px]]<br /> Der Aufbau einer Batterie (Zink – Kohle Batterie) lässt sich wie folgt beschreiben:<br /> Eine Handelsübliche Zink- Kohle Batterie<br /> besteht im Wesentlichen aus 2 Komponenten.<br /> Einem Zinkbecher der mit einer Salmiaklösung <br /> und Braunstein gefüllt ist und einem Kohlestift, <br /> der in dem Zinkbecher steckt.<br /> Die übliche Spannung einer „frischen“<br /> Batterie dieser Art beträgt 1,5 Volt.<br /> <br /> Die Funktionsweise entspricht dem <br /> galvanischen Prinzip, was bedeutet dass <br /> die chemische Energie, welche in der <br /> Batterie in Form Ionen gespeichert ist,<br /> in elektrische Energie umgewandelt wird.<br /> Die Reaktion geschieht auf Grundlage einer <br /> Redox-Reaktion. Der Zinkbecher, also die <br /> Zinkelektrode gibt Zn ++ Ionen ab und<br /> lädt sich dadurch negativ auf.<br /> Dadurch dass die Zinkelektrode nicht über den <br /> Kohlestift mit dem äußeren Stromkreis verbunden ist,<br /> fließen ihre „überschüssigen“ Elektronen nicht ab und dadurch wird der Austritt weiterer <br /> Zn ++ Ionen verhindert. Durch diese Begebenheit stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein.<br /> Die positiven Zinkionen, welche sich nun im Salmiak (Elektrolyt) befinden, laden den Kohlestab positiv auf und es bildet sich eine Spannung von 1,5 Volt zwischen den Elektroden aus. Wenn der äußere Stromkreis nun geschlossen wird fließen die Elektronen vom Zink über das Gerät (z.B. MP3 Player) zum Kohlestab und ziehen dadurch die positiven Ionen zur Kohleelektrode. Da das oben beschriebene Gleichgewicht nun folglich nicht mehr vorhanden ist, fließen weiterhin Zn++ Ionen in den Salmiak. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden und funktioniert erst dann nicht mehr, wenn der Elektrolyt keine Zn++ Ionen mehr aufnehmen kann.<br /> <br /> Beim Anblick einer stark benutzen Batterie fällt auf, dass der Zinkbecher extrem zerfressen ist, was darauf schließen lässt dass der sich der Zink bei der Ionenabgabe zersetzt.<br /> Eine Galvanische Zelle funktioniert im Allgemeinen ähnlich, jedoch ist der schematische Aufbau wesentlich simpler. Zwei Halbzellen werden durch eine Ionenbrücke, die Elektroden durch einen Draht verbunden und beim eintauchen der jeweiligen Elektrode in ihre Lösung wird der Stromkreis geschlossen.<br /> <br /> == Technische Verwendung ==<br /> <br /> In der Technik finden heutzutage fast ausschließlich Akkumulatoren Verwendung. Nur veraltete Geräte wie z.B. Walkmans sind noch auf Primärbatterien angewiesen.<br /> In technischen Bereichen, wo besonderst leistungsfähige Batterien benötigt werden, wie bei einer Weltraumsonde, wird auf so genannte Atombatterien zurückgegriffen.<br /> Diese funktionieren nicht auf der Basis von Kernspaltung oder Kernfusion, sondern durch dem Zerfall von instabilen Atomen, wie z.B. Plutonium. Der Zerfall des instabilen Atoms verursacht Wärme welche durch einen thermoelektrischen Generator ohne bewegliche Teile in Strom umgewandelt wird.<br /> Dadurch können Raumsonden ohne auf Solarenenergie angewiesen zu sein Jahrzehnte lang im All Informationen sammeln.<br /> <br /> == Entsorgung ==<br /> <br /> [[Bild:Batterierecycling.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|120px]]Batterien und Akkumulatoren können in Deutschland im Einzelhandel kostenlos zurückgegeben werden. Sie sollten auf keinen Fall mit dem Hausmüll entsorgt werden, da sie potentiell Umwelt schädigende Substanzen enthalten. Außerdem kann durch das Recyceln vermieden werden, dass wertvolle Rohstoffe verloren gehen. Während des Recyclingprozesses werden die Rohstoffe getrennt und mit Hilfe von z.B. Magnesiumoxid reduziert.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> .<br /> <br /> == Übungsaufgabe ==<br /> <br /> Am Pluspol (Kathode) spielt sich folgende Reaktion ab:<br /> <br /> [[Bild:Pluspol_kathode_aufg.PNG]]<br /> <br /> Gleiche die Reaktionsgleichung aus!<br /> <br /> <br /> Am Minuspol (Anode) gibt Zink elektronen ab.<br /> <br /> [[Bild:Zn_zn2_2e_aufgabe.PNG]]<br /> <br /> Vervollständige die Reaktionsgleichung!<br /> <br /> <br /> <br /> Die Lösungen gibt es hier: [[Lösung_zum_Artikel_Batterien]]<br /> <br /> == Versuch ==<br /> [[Bild:Wiki-versuch.JPG|thumb|Versuchsaufbau|233px]]<br /> <br /> === Zweck des Versuchs ===<br /> Kann durch die Kombination von einem Apfel mit zwei Elektroden Strom erzeugt werden?<br /> <br /> === Geräte und Hilfsmittel ===<br /> Zwei Äpfel, vier Kabel, einen Strommesser, drei Kupfer- und drei Zinkelektroden<br /> <br /> === Versuchsvorbereitung ===<br /> Zunächst stecken wii die Elektroden in die Äpfel. Hierbei muss beachtet werden, dass die Anzahl von Zinkelektroden welche in einem Apfel stecken immer gleich der Anzahl von Kupferelektoden sein muss.<br /> Außerdem ist es äußerst wichtig das sich die Elektroden innerhalb des Apfel &lt;u&gt;'''nicht'''&lt;/u&gt; berühren.<br /> Jetzt werden die elektroden nach folgendem Muster mit den Kabeln untereinander verbunden:<br /> <br /> Strommesser -<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> - Strommesser<br /> <br /> === Versuchsbeobachtung===<br /> Beim schließen der Stromkreises sieht man auf dem Strommesser, dass ein Gleichstrom von ca. 2V fließt.</div>

Dave http://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Elektrochemische_Energiespeicher:_Antworten&diff=42892 2009-03-08T20:24:59Z

<p>Dave: </p> <hr /> <div>=== Lösung zur Aufgabe 1 ===<br /> <br /> <br /> [[Bild:Pluspol_kathode_aufg.PNG]] '''==&gt;''' [[Bild:Pluspol_kathode.png]]<br /> <br /> <br /> === Lösung zur Aufgabe 2 ===<br /> <br /> [[Bild:Zn_zn2_2e_aufgabe.PNG]] ''' ==&gt;''' [[Bild:Zn_zn2_2e.png]]</div>

Dave http://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Elektrochemische_Energiespeicher:_Antworten&diff=42891 2009-03-08T20:24:41Z

<p>Dave: </p> <hr /> <div>=== Lösung zur Aufgabe 1 ===<br /> <br /> <br /> [[Bild:Pluspol_kathode_aufg.PNG]] ==&gt; [[Bild:Pluspol_kathode.png]]<br /> <br /> <br /> === Lösung zur Aufgabe 2 ===<br /> <br /> [[Bild:Zn_zn2_2e_aufgabe.PNG]] ==&gt; [[Bild:Zn_zn2_2e.png]]</div>

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<p>Dave: </p> <hr /> <div>=== Lösung zur Aufgabe 1 ===<br /> <br /> <br /> [[Bild:Pluspol_kathode_aufg.PNG]] ==&gt; [[Bild:Pluspol_kathode.png]]<br /> <br /> <br /> === Lösung zur Aufgabe 2 ===<br /> <br /> [[Bild:Zn_zn2_2e_aufgabe.PNG]] ==&gt; [[Bild:Zn_zn2_2e.png]]</div>

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<p>Dave: Die Seite wurde neu angelegt: === Lösung zur Aufgabe 1 === Bild:Pluspol_kathode_aufg.PNG ==&gt; Bild:Pluspol_kathode.png</p> <hr /> <div>=== Lösung zur Aufgabe 1 ===<br /> <br /> <br /> [[Bild:Pluspol_kathode_aufg.PNG]] ==&gt; [[Bild:Pluspol_kathode.png]]</div>

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<p>Dave: /* Übungsaufgabe */</p> <hr /> <div>'''Elektrochemischer Energiespeicher'''<br /> <br /> {{navi|Chemie in Umwelt und Technik|Elektrochemische Spannungsreihe}}<br /> <br /> [[Bild:800px-Battery.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|233px]]<br /> <br /> <br /> == Was ist eine Batterie ==<br /> === Die Primärbatterie ===<br /> <br /> Eine Primärbatterie ist ein elektrochemischer Speicher für Energie. Sie ist auch in der Lage die in ihr gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Daher spricht man auch von einem Wandler (Vgl. Knicklicht: Chemische Energie wird in Strahlungsenergie umgewandelt.). Die Primärbatterie kann, im Gegensatz zum Akkumulator nicht wieder aufgeladen werden. Das heißt, dass der chemische Prozess nicht umgekehrt wiederholt werden kann, und es nicht möglich ist elektrische Energie wieder in Form von chemischer Energie in der Primärbatterie zu speichern.<br /> Daher muss eine Batterie nach einmaliger Benutzung entsorgt werden.<br /> <br /> === Der Akkumulator (Umgangssprachlich: Akku) ===<br /> <br /> Ein Akkumulator ist ein Speicher für Elektrizität und <br /> arbeitet mit mehreren Sekundärzellen, welche ein<br /> wiederaufladen ermöglichen. Das wiederaufladen<br /> geschieht durch sogenannte Kondensatoren, welche<br /> die elektrische Energie ohne chemischen Umweg speichert.<br /> Das Entladen der gespeicherten Energie an einem<br /> Benutzerdefinierten Stromnetz erfolgt nach dem<br /> gleichem Funktionsprinzip wie bei der Primärbatterie. <br /> Da bei der Aufladung von Akkumulatoren Wärme entsteht,<br /> steht nicht die vollständige zum Aufladen verwendete<br /> Energie nach dem Ladezyklus zur Verfügung.<br /> Das Verhältnis der zur Verfügung stehenden, und <br /> der aufgewendeten Energie wird als Ladewirkungsgrad<br /> bezeichnet. Dieser beträgt bei herkömmlichen Akkumulatoren ca. 80%.<br /> <br /> === Vergleich zur [[Brennstoffzelle]] ===<br /> <br /> Die Funktionsweise der Entladung bei Primärbatterien und Akkumulatoren lässt sich zur vereinfachten Veranschaulichung auch mit dem Funktionsprinzip der [[Brennstoffzelle]] vergleichen.<br /> Der wichtige Unterschied besteht darin, dass die [[Brennstoffzelle]] eine kontinuierliche Zufuhr von elektrochemisch reagierenden Substanzen benötigt.<br /> <br /> == Geschichtliche Entwicklung ==<br /> <br /> Ein Batterieähnliches Gebilde wurde um 1936 von Wilhelm König bei Ausgrabungen in der nähe von Bagdad gefunden. Daher nennt man es im Volksmund auch „Bagdad Batterie“.<br /> Die Entstehungszeit wird ganz grob auf das Jahr Null geschätzt.<br /> Die „Bagdad Batterie“ besteht aus einem 18cm hohen, vasenförmigen Tongefäß, welches bei den Ausgrabungen wahrscheinlich luftdicht verschlossen war. [[Bild:Ironie_pile_Bagdad.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|233px]]Im inneren befindet sich ein Kupferzylinder in dem ein vollständig oxidiertes Eisenstäbchen steckt. Dieses guckt ca. einen cm aus der „Batterie“ heraus und könnte als Kontakt gedient haben. Das herausschauende Ende war vermutlich mit Blei überzogen, jedoch besteht zwischen den Metallen kein leitender Kontakt.<br /> Mehrere Geräte dieser Art hätten <br /> Elektrizität liefern können, was die. <br /> bisherige Annahme, zu <br /> dieser Zeit gab es noch <br /> keinen Strom, untergräbt. <br /> Das eine Gerät ist jedoch<br /> die einzige jemals <br /> gefundene „Batterie“ dieser Art.<br /> Die bewiesene Entwicklung einer<br /> herkömmlichen Batterie fing, wie<br /> so oft, mit einem Zufall an. Der <br /> italienische Arzt Luigi Galvani <br /> entdeckte, dass ein Froschschenkel,<br /> wenn man ihn mit Instrumenten <br /> verschiedener Metallzugehörigkeit<br /> berührt, durch elektrische Impulse <br /> anfängt zu Zucken.<br /> Heutige Batterien wandeln<br /> chemische Energie nach dem<br /> galvanische Prinzip in elektrische Energie um. Daher nennt man eine Batterie auch galvanisches Element. Auf die Funktionsweise wird im nächsten Punkt eingegangen.<br /> Durch die Verbindung des oben genannten galvanischen Elementes mit einem Kondensator wurde der Akkumulator geschaffen, also die wieder aufladbare Batterie.<br /> Heutzutage gibt es nur noch sehr wenig Geräte, welche mit Primärbatterien arbeiten. Im Prinzip werden ausschließlich Akkus verwendet.<br /> <br /> == Aufbau und chemische Funktionsweise ==<br /> [[Bild:Zink-Braunstein-Zelle.png|thumb|Quelle: Wikipedia|500px]]<br /> Der Aufbau einer Batterie (Zink – Kohle Batterie) lässt sich wie folgt beschreiben:<br /> Eine Handelsübliche Zink- Kohle Batterie<br /> besteht im Wesentlichen aus 2 Komponenten.<br /> Einem Zinkbecher der mit einer Salmiaklösung <br /> und Braunstein gefüllt ist und einem Kohlestift, <br /> der in dem Zinkbecher steckt.<br /> Die übliche Spannung einer „frischen“<br /> Batterie dieser Art beträgt 1,5 Volt.<br /> <br /> Die Funktionsweise entspricht dem <br /> galvanischen Prinzip, was bedeutet dass <br /> die chemische Energie, welche in der <br /> Batterie in Form Ionen gespeichert ist,<br /> in elektrische Energie umgewandelt wird.<br /> Die Reaktion geschieht auf Grundlage einer <br /> Redox-Reaktion. Der Zinkbecher, also die <br /> Zinkelektrode gibt Zn ++ Ionen ab und<br /> lädt sich dadurch negativ auf.<br /> Dadurch dass die Zinkelektrode nicht über den <br /> Kohlestift mit dem äußeren Stromkreis verbunden ist,<br /> fließen ihre „überschüssigen“ Elektronen nicht ab und dadurch wird der Austritt weiterer <br /> Zn ++ Ionen verhindert. Durch diese Begebenheit stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein.<br /> Die positiven Zinkionen, welche sich nun im Salmiak (Elektrolyt) befinden, laden den Kohlestab positiv auf und es bildet sich eine Spannung von 1,5 Volt zwischen den Elektroden aus. Wenn der äußere Stromkreis nun geschlossen wird fließen die Elektronen vom Zink über das Gerät (z.B. MP3 Player) zum Kohlestab und ziehen dadurch die positiven Ionen zur Kohleelektrode. Da das oben beschriebene Gleichgewicht nun folglich nicht mehr vorhanden ist, fließen weiterhin Zn++ Ionen in den Salmiak. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden und funktioniert erst dann nicht mehr, wenn der Elektrolyt keine Zn++ Ionen mehr aufnehmen kann.<br /> <br /> Beim Anblick einer stark benutzen Batterie fällt auf, dass der Zinkbecher extrem zerfressen ist, was darauf schließen lässt dass der sich der Zink bei der Ionenabgabe zersetzt.<br /> Eine Galvanische Zelle funktioniert im Allgemeinen ähnlich, jedoch ist der schematische Aufbau wesentlich simpler. Zwei Halbzellen werden durch eine Ionenbrücke, die Elektroden durch einen Draht verbunden und beim eintauchen der jeweiligen Elektrode in ihre Lösung wird der Stromkreis geschlossen.<br /> <br /> == Technische Verwendung ==<br /> <br /> In der Technik finden heutzutage fast ausschließlich Akkumulatoren Verwendung. Nur veraltete Geräte wie z.B. Walkmans sind noch auf Primärbatterien angewiesen.<br /> In technischen Bereichen, wo besonderst leistungsfähige Batterien benötigt werden, wie bei einer Weltraumsonde, wird auf so genannte Atombatterien zurückgegriffen.<br /> Diese funktionieren nicht auf der Basis von Kernspaltung oder Kernfusion, sondern durch dem Zerfall von instabilen Atomen, wie z.B. Plutonium. Der Zerfall des instabilen Atoms verursacht Wärme welche durch einen thermoelektrischen Generator ohne bewegliche Teile in Strom umgewandelt wird.<br /> Dadurch können Raumsonden ohne auf Solarenenergie angewiesen zu sein Jahrzehnte lang im All Informationen sammeln.<br /> <br /> == Entsorgung ==<br /> <br /> [[Bild:Batterierecycling.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|120px]]Batterien und Akkumulatoren können in Deutschland im Einzelhandel kostenlos zurückgegeben werden. Sie sollten auf keinen Fall mit dem Hausmüll entsorgt werden, da sie potentiell Umwelt schädigende Substanzen enthalten. Außerdem kann durch das Recyceln vermieden werden, dass wertvolle Rohstoffe verloren gehen. Während des Recyclingprozesses werden die Rohstoffe getrennt und mit Hilfe von z.B. Magnesiumoxid reduziert.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> .<br /> <br /> == Übungsaufgabe ==<br /> <br /> Am Pluspol (Kathode) spielt sich folgende Reaktion ab:<br /> <br /> [[Bild:Pluspol_kathode_aufg.PNG]]<br /> <br /> Gleiche die Reaktionsgleichung aus!<br /> <br /> <br /> Am Minuspol (Anode) gibt Zink elektronen ab.<br /> <br /> [[Bild:Zn_zn2_2e_aufgabe.PNG]]<br /> <br /> Vervollständige die Reaktionsgleichung!<br /> <br /> == Versuch ==<br /> [[Bild:Wiki-versuch.JPG|thumb|Versuchsaufbau|233px]]<br /> <br /> === Zweck des Versuchs ===<br /> Kann durch die Kombination von einem Apfel mit zwei Elektroden Strom erzeugt werden?<br /> <br /> === Geräte und Hilfsmittel ===<br /> Zwei Äpfel, vier Kabel, einen Strommesser, drei Kupfer- und drei Zinkelektroden<br /> <br /> === Versuchsvorbereitung ===<br /> Zunächst stecken wii die Elektroden in die Äpfel. Hierbei muss beachtet werden, dass die Anzahl von Zinkelektroden welche in einem Apfel stecken immer gleich der Anzahl von Kupferelektoden sein muss.<br /> Außerdem ist es äußerst wichtig das sich die Elektroden innerhalb des Apfel &lt;u&gt;'''nicht'''&lt;/u&gt; berühren.<br /> Jetzt werden die elektroden nach folgendem Muster mit den Kabeln untereinander verbunden:<br /> <br /> Strommesser -<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> - Strommesser<br /> <br /> === Versuchsbeobachtung===<br /> Beim schließen der Stromkreises sieht man auf dem Strommesser, dass ein Gleichstrom von ca. 2V fließt.</div>

Dave http://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Elektrochemische_Energiespeicher&diff=42865 2009-03-08T18:35:36Z

<p>Dave: /* Übungsaufgabe */</p> <hr /> <div>'''Elektrochemischer Energiespeicher'''<br /> <br /> {{navi|Chemie in Umwelt und Technik|Elektrochemische Spannungsreihe}}<br /> <br /> [[Bild:800px-Battery.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|233px]]<br /> <br /> <br /> == Was ist eine Batterie ==<br /> === Die Primärbatterie ===<br /> <br /> Eine Primärbatterie ist ein elektrochemischer Speicher für Energie. Sie ist auch in der Lage die in ihr gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Daher spricht man auch von einem Wandler (Vgl. Knicklicht: Chemische Energie wird in Strahlungsenergie umgewandelt.). Die Primärbatterie kann, im Gegensatz zum Akkumulator nicht wieder aufgeladen werden. Das heißt, dass der chemische Prozess nicht umgekehrt wiederholt werden kann, und es nicht möglich ist elektrische Energie wieder in Form von chemischer Energie in der Primärbatterie zu speichern.<br /> Daher muss eine Batterie nach einmaliger Benutzung entsorgt werden.<br /> <br /> === Der Akkumulator (Umgangssprachlich: Akku) ===<br /> <br /> Ein Akkumulator ist ein Speicher für Elektrizität und <br /> arbeitet mit mehreren Sekundärzellen, welche ein<br /> wiederaufladen ermöglichen. Das wiederaufladen<br /> geschieht durch sogenannte Kondensatoren, welche<br /> die elektrische Energie ohne chemischen Umweg speichert.<br /> Das Entladen der gespeicherten Energie an einem<br /> Benutzerdefinierten Stromnetz erfolgt nach dem<br /> gleichem Funktionsprinzip wie bei der Primärbatterie. <br /> Da bei der Aufladung von Akkumulatoren Wärme entsteht,<br /> steht nicht die vollständige zum Aufladen verwendete<br /> Energie nach dem Ladezyklus zur Verfügung.<br /> Das Verhältnis der zur Verfügung stehenden, und <br /> der aufgewendeten Energie wird als Ladewirkungsgrad<br /> bezeichnet. Dieser beträgt bei herkömmlichen Akkumulatoren ca. 80%.<br /> <br /> === Vergleich zur [[Brennstoffzelle]] ===<br /> <br /> Die Funktionsweise der Entladung bei Primärbatterien und Akkumulatoren lässt sich zur vereinfachten Veranschaulichung auch mit dem Funktionsprinzip der [[Brennstoffzelle]] vergleichen.<br /> Der wichtige Unterschied besteht darin, dass die [[Brennstoffzelle]] eine kontinuierliche Zufuhr von elektrochemisch reagierenden Substanzen benötigt.<br /> <br /> == Geschichtliche Entwicklung ==<br /> <br /> Ein Batterieähnliches Gebilde wurde um 1936 von Wilhelm König bei Ausgrabungen in der nähe von Bagdad gefunden. Daher nennt man es im Volksmund auch „Bagdad Batterie“.<br /> Die Entstehungszeit wird ganz grob auf das Jahr Null geschätzt.<br /> Die „Bagdad Batterie“ besteht aus einem 18cm hohen, vasenförmigen Tongefäß, welches bei den Ausgrabungen wahrscheinlich luftdicht verschlossen war. [[Bild:Ironie_pile_Bagdad.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|233px]]Im inneren befindet sich ein Kupferzylinder in dem ein vollständig oxidiertes Eisenstäbchen steckt. Dieses guckt ca. einen cm aus der „Batterie“ heraus und könnte als Kontakt gedient haben. Das herausschauende Ende war vermutlich mit Blei überzogen, jedoch besteht zwischen den Metallen kein leitender Kontakt.<br /> Mehrere Geräte dieser Art hätten <br /> Elektrizität liefern können, was die. <br /> bisherige Annahme, zu <br /> dieser Zeit gab es noch <br /> keinen Strom, untergräbt. <br /> Das eine Gerät ist jedoch<br /> die einzige jemals <br /> gefundene „Batterie“ dieser Art.<br /> Die bewiesene Entwicklung einer<br /> herkömmlichen Batterie fing, wie<br /> so oft, mit einem Zufall an. Der <br /> italienische Arzt Luigi Galvani <br /> entdeckte, dass ein Froschschenkel,<br /> wenn man ihn mit Instrumenten <br /> verschiedener Metallzugehörigkeit<br /> berührt, durch elektrische Impulse <br /> anfängt zu Zucken.<br /> Heutige Batterien wandeln<br /> chemische Energie nach dem<br /> galvanische Prinzip in elektrische Energie um. Daher nennt man eine Batterie auch galvanisches Element. Auf die Funktionsweise wird im nächsten Punkt eingegangen.<br /> Durch die Verbindung des oben genannten galvanischen Elementes mit einem Kondensator wurde der Akkumulator geschaffen, also die wieder aufladbare Batterie.<br /> Heutzutage gibt es nur noch sehr wenig Geräte, welche mit Primärbatterien arbeiten. Im Prinzip werden ausschließlich Akkus verwendet.<br /> <br /> == Aufbau und chemische Funktionsweise ==<br /> [[Bild:Zink-Braunstein-Zelle.png|thumb|Quelle: Wikipedia|500px]]<br /> Der Aufbau einer Batterie (Zink – Kohle Batterie) lässt sich wie folgt beschreiben:<br /> Eine Handelsübliche Zink- Kohle Batterie<br /> besteht im Wesentlichen aus 2 Komponenten.<br /> Einem Zinkbecher der mit einer Salmiaklösung <br /> und Braunstein gefüllt ist und einem Kohlestift, <br /> der in dem Zinkbecher steckt.<br /> Die übliche Spannung einer „frischen“<br /> Batterie dieser Art beträgt 1,5 Volt.<br /> <br /> Die Funktionsweise entspricht dem <br /> galvanischen Prinzip, was bedeutet dass <br /> die chemische Energie, welche in der <br /> Batterie in Form Ionen gespeichert ist,<br /> in elektrische Energie umgewandelt wird.<br /> Die Reaktion geschieht auf Grundlage einer <br /> Redox-Reaktion. Der Zinkbecher, also die <br /> Zinkelektrode gibt Zn ++ Ionen ab und<br /> lädt sich dadurch negativ auf.<br /> Dadurch dass die Zinkelektrode nicht über den <br /> Kohlestift mit dem äußeren Stromkreis verbunden ist,<br /> fließen ihre „überschüssigen“ Elektronen nicht ab und dadurch wird der Austritt weiterer <br /> Zn ++ Ionen verhindert. Durch diese Begebenheit stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein.<br /> Die positiven Zinkionen, welche sich nun im Salmiak (Elektrolyt) befinden, laden den Kohlestab positiv auf und es bildet sich eine Spannung von 1,5 Volt zwischen den Elektroden aus. Wenn der äußere Stromkreis nun geschlossen wird fließen die Elektronen vom Zink über das Gerät (z.B. MP3 Player) zum Kohlestab und ziehen dadurch die positiven Ionen zur Kohleelektrode. Da das oben beschriebene Gleichgewicht nun folglich nicht mehr vorhanden ist, fließen weiterhin Zn++ Ionen in den Salmiak. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden und funktioniert erst dann nicht mehr, wenn der Elektrolyt keine Zn++ Ionen mehr aufnehmen kann.<br /> <br /> Beim Anblick einer stark benutzen Batterie fällt auf, dass der Zinkbecher extrem zerfressen ist, was darauf schließen lässt dass der sich der Zink bei der Ionenabgabe zersetzt.<br /> Eine Galvanische Zelle funktioniert im Allgemeinen ähnlich, jedoch ist der schematische Aufbau wesentlich simpler. Zwei Halbzellen werden durch eine Ionenbrücke, die Elektroden durch einen Draht verbunden und beim eintauchen der jeweiligen Elektrode in ihre Lösung wird der Stromkreis geschlossen.<br /> <br /> == Technische Verwendung ==<br /> <br /> In der Technik finden heutzutage fast ausschließlich Akkumulatoren Verwendung. Nur veraltete Geräte wie z.B. Walkmans sind noch auf Primärbatterien angewiesen.<br /> In technischen Bereichen, wo besonderst leistungsfähige Batterien benötigt werden, wie bei einer Weltraumsonde, wird auf so genannte Atombatterien zurückgegriffen.<br /> Diese funktionieren nicht auf der Basis von Kernspaltung oder Kernfusion, sondern durch dem Zerfall von instabilen Atomen, wie z.B. Plutonium. Der Zerfall des instabilen Atoms verursacht Wärme welche durch einen thermoelektrischen Generator ohne bewegliche Teile in Strom umgewandelt wird.<br /> Dadurch können Raumsonden ohne auf Solarenenergie angewiesen zu sein Jahrzehnte lang im All Informationen sammeln.<br /> <br /> == Entsorgung ==<br /> <br /> [[Bild:Batterierecycling.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|120px]]Batterien und Akkumulatoren können in Deutschland im Einzelhandel kostenlos zurückgegeben werden. Sie sollten auf keinen Fall mit dem Hausmüll entsorgt werden, da sie potentiell Umwelt schädigende Substanzen enthalten. Außerdem kann durch das Recyceln vermieden werden, dass wertvolle Rohstoffe verloren gehen. Während des Recyclingprozesses werden die Rohstoffe getrennt und mit Hilfe von z.B. Magnesiumoxid reduziert.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> .<br /> <br /> == Übungsaufgabe ==<br /> <br /> Am Pluspol (Kathode) spielt sich folgende Reaktion ab:<br /> <br /> [[Bild:Pluspol_kathode_aufg.PNG]]<br /> <br /> Gleiche die Reaktionsgleichung aus!<br /> <br /> <br /> Am Minuspol (Anode) gibt Zink elektronen ab.<br /> <br /> <br /> [[Bild:Zn_zn2_2e_aufgabe.PNG]]<br /> <br /> Vervollständige die Reaktionsgleichung!<br /> <br /> == Versuch ==<br /> [[Bild:Wiki-versuch.JPG|thumb|Versuchsaufbau|233px]]<br /> <br /> === Zweck des Versuchs ===<br /> Kann durch die Kombination von einem Apfel mit zwei Elektroden Strom erzeugt werden?<br /> <br /> === Geräte und Hilfsmittel ===<br /> Zwei Äpfel, vier Kabel, einen Strommesser, drei Kupfer- und drei Zinkelektroden<br /> <br /> === Versuchsvorbereitung ===<br /> Zunächst stecken wii die Elektroden in die Äpfel. Hierbei muss beachtet werden, dass die Anzahl von Zinkelektroden welche in einem Apfel stecken immer gleich der Anzahl von Kupferelektoden sein muss.<br /> Außerdem ist es äußerst wichtig das sich die Elektroden innerhalb des Apfel &lt;u&gt;'''nicht'''&lt;/u&gt; berühren.<br /> Jetzt werden die elektroden nach folgendem Muster mit den Kabeln untereinander verbunden:<br /> <br /> Strommesser -<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> - Strommesser<br /> <br /> === Versuchsbeobachtung===<br /> Beim schließen der Stromkreises sieht man auf dem Strommesser, dass ein Gleichstrom von ca. 2V fließt.</div>

Dave http://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Datei:Zn_zn2_2e_aufgabe.PNG&diff=42864 2009-03-08T18:34:54Z

<p>Dave: </p> <hr /> <div></div>

Dave http://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Elektrochemische_Energiespeicher&diff=42863 2009-03-08T18:32:36Z

<p>Dave: /* Übungsaufgabe */</p> <hr /> <div>'''Elektrochemischer Energiespeicher'''<br /> <br /> {{navi|Chemie in Umwelt und Technik|Elektrochemische Spannungsreihe}}<br /> <br /> [[Bild:800px-Battery.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|233px]]<br /> <br /> <br /> == Was ist eine Batterie ==<br /> === Die Primärbatterie ===<br /> <br /> Eine Primärbatterie ist ein elektrochemischer Speicher für Energie. Sie ist auch in der Lage die in ihr gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Daher spricht man auch von einem Wandler (Vgl. Knicklicht: Chemische Energie wird in Strahlungsenergie umgewandelt.). Die Primärbatterie kann, im Gegensatz zum Akkumulator nicht wieder aufgeladen werden. Das heißt, dass der chemische Prozess nicht umgekehrt wiederholt werden kann, und es nicht möglich ist elektrische Energie wieder in Form von chemischer Energie in der Primärbatterie zu speichern.<br /> Daher muss eine Batterie nach einmaliger Benutzung entsorgt werden.<br /> <br /> === Der Akkumulator (Umgangssprachlich: Akku) ===<br /> <br /> Ein Akkumulator ist ein Speicher für Elektrizität und <br /> arbeitet mit mehreren Sekundärzellen, welche ein<br /> wiederaufladen ermöglichen. Das wiederaufladen<br /> geschieht durch sogenannte Kondensatoren, welche<br /> die elektrische Energie ohne chemischen Umweg speichert.<br /> Das Entladen der gespeicherten Energie an einem<br /> Benutzerdefinierten Stromnetz erfolgt nach dem<br /> gleichem Funktionsprinzip wie bei der Primärbatterie. <br /> Da bei der Aufladung von Akkumulatoren Wärme entsteht,<br /> steht nicht die vollständige zum Aufladen verwendete<br /> Energie nach dem Ladezyklus zur Verfügung.<br /> Das Verhältnis der zur Verfügung stehenden, und <br /> der aufgewendeten Energie wird als Ladewirkungsgrad<br /> bezeichnet. Dieser beträgt bei herkömmlichen Akkumulatoren ca. 80%.<br /> <br /> === Vergleich zur [[Brennstoffzelle]] ===<br /> <br /> Die Funktionsweise der Entladung bei Primärbatterien und Akkumulatoren lässt sich zur vereinfachten Veranschaulichung auch mit dem Funktionsprinzip der [[Brennstoffzelle]] vergleichen.<br /> Der wichtige Unterschied besteht darin, dass die [[Brennstoffzelle]] eine kontinuierliche Zufuhr von elektrochemisch reagierenden Substanzen benötigt.<br /> <br /> == Geschichtliche Entwicklung ==<br /> <br /> Ein Batterieähnliches Gebilde wurde um 1936 von Wilhelm König bei Ausgrabungen in der nähe von Bagdad gefunden. Daher nennt man es im Volksmund auch „Bagdad Batterie“.<br /> Die Entstehungszeit wird ganz grob auf das Jahr Null geschätzt.<br /> Die „Bagdad Batterie“ besteht aus einem 18cm hohen, vasenförmigen Tongefäß, welches bei den Ausgrabungen wahrscheinlich luftdicht verschlossen war. [[Bild:Ironie_pile_Bagdad.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|233px]]Im inneren befindet sich ein Kupferzylinder in dem ein vollständig oxidiertes Eisenstäbchen steckt. Dieses guckt ca. einen cm aus der „Batterie“ heraus und könnte als Kontakt gedient haben. Das herausschauende Ende war vermutlich mit Blei überzogen, jedoch besteht zwischen den Metallen kein leitender Kontakt.<br /> Mehrere Geräte dieser Art hätten <br /> Elektrizität liefern können, was die. <br /> bisherige Annahme, zu <br /> dieser Zeit gab es noch <br /> keinen Strom, untergräbt. <br /> Das eine Gerät ist jedoch<br /> die einzige jemals <br /> gefundene „Batterie“ dieser Art.<br /> Die bewiesene Entwicklung einer<br /> herkömmlichen Batterie fing, wie<br /> so oft, mit einem Zufall an. Der <br /> italienische Arzt Luigi Galvani <br /> entdeckte, dass ein Froschschenkel,<br /> wenn man ihn mit Instrumenten <br /> verschiedener Metallzugehörigkeit<br /> berührt, durch elektrische Impulse <br /> anfängt zu Zucken.<br /> Heutige Batterien wandeln<br /> chemische Energie nach dem<br /> galvanische Prinzip in elektrische Energie um. Daher nennt man eine Batterie auch galvanisches Element. Auf die Funktionsweise wird im nächsten Punkt eingegangen.<br /> Durch die Verbindung des oben genannten galvanischen Elementes mit einem Kondensator wurde der Akkumulator geschaffen, also die wieder aufladbare Batterie.<br /> Heutzutage gibt es nur noch sehr wenig Geräte, welche mit Primärbatterien arbeiten. Im Prinzip werden ausschließlich Akkus verwendet.<br /> <br /> == Aufbau und chemische Funktionsweise ==<br /> [[Bild:Zink-Braunstein-Zelle.png|thumb|Quelle: Wikipedia|500px]]<br /> Der Aufbau einer Batterie (Zink – Kohle Batterie) lässt sich wie folgt beschreiben:<br /> Eine Handelsübliche Zink- Kohle Batterie<br /> besteht im Wesentlichen aus 2 Komponenten.<br /> Einem Zinkbecher der mit einer Salmiaklösung <br /> und Braunstein gefüllt ist und einem Kohlestift, <br /> der in dem Zinkbecher steckt.<br /> Die übliche Spannung einer „frischen“<br /> Batterie dieser Art beträgt 1,5 Volt.<br /> <br /> Die Funktionsweise entspricht dem <br /> galvanischen Prinzip, was bedeutet dass <br /> die chemische Energie, welche in der <br /> Batterie in Form Ionen gespeichert ist,<br /> in elektrische Energie umgewandelt wird.<br /> Die Reaktion geschieht auf Grundlage einer <br /> Redox-Reaktion. Der Zinkbecher, also die <br /> Zinkelektrode gibt Zn ++ Ionen ab und<br /> lädt sich dadurch negativ auf.<br /> Dadurch dass die Zinkelektrode nicht über den <br /> Kohlestift mit dem äußeren Stromkreis verbunden ist,<br /> fließen ihre „überschüssigen“ Elektronen nicht ab und dadurch wird der Austritt weiterer <br /> Zn ++ Ionen verhindert. Durch diese Begebenheit stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein.<br /> Die positiven Zinkionen, welche sich nun im Salmiak (Elektrolyt) befinden, laden den Kohlestab positiv auf und es bildet sich eine Spannung von 1,5 Volt zwischen den Elektroden aus. Wenn der äußere Stromkreis nun geschlossen wird fließen die Elektronen vom Zink über das Gerät (z.B. MP3 Player) zum Kohlestab und ziehen dadurch die positiven Ionen zur Kohleelektrode. Da das oben beschriebene Gleichgewicht nun folglich nicht mehr vorhanden ist, fließen weiterhin Zn++ Ionen in den Salmiak. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden und funktioniert erst dann nicht mehr, wenn der Elektrolyt keine Zn++ Ionen mehr aufnehmen kann.<br /> <br /> Beim Anblick einer stark benutzen Batterie fällt auf, dass der Zinkbecher extrem zerfressen ist, was darauf schließen lässt dass der sich der Zink bei der Ionenabgabe zersetzt.<br /> Eine Galvanische Zelle funktioniert im Allgemeinen ähnlich, jedoch ist der schematische Aufbau wesentlich simpler. Zwei Halbzellen werden durch eine Ionenbrücke, die Elektroden durch einen Draht verbunden und beim eintauchen der jeweiligen Elektrode in ihre Lösung wird der Stromkreis geschlossen.<br /> <br /> == Technische Verwendung ==<br /> <br /> In der Technik finden heutzutage fast ausschließlich Akkumulatoren Verwendung. Nur veraltete Geräte wie z.B. Walkmans sind noch auf Primärbatterien angewiesen.<br /> In technischen Bereichen, wo besonderst leistungsfähige Batterien benötigt werden, wie bei einer Weltraumsonde, wird auf so genannte Atombatterien zurückgegriffen.<br /> Diese funktionieren nicht auf der Basis von Kernspaltung oder Kernfusion, sondern durch dem Zerfall von instabilen Atomen, wie z.B. Plutonium. Der Zerfall des instabilen Atoms verursacht Wärme welche durch einen thermoelektrischen Generator ohne bewegliche Teile in Strom umgewandelt wird.<br /> Dadurch können Raumsonden ohne auf Solarenenergie angewiesen zu sein Jahrzehnte lang im All Informationen sammeln.<br /> <br /> == Entsorgung ==<br /> <br /> [[Bild:Batterierecycling.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|120px]]Batterien und Akkumulatoren können in Deutschland im Einzelhandel kostenlos zurückgegeben werden. Sie sollten auf keinen Fall mit dem Hausmüll entsorgt werden, da sie potentiell Umwelt schädigende Substanzen enthalten. Außerdem kann durch das Recyceln vermieden werden, dass wertvolle Rohstoffe verloren gehen. Während des Recyclingprozesses werden die Rohstoffe getrennt und mit Hilfe von z.B. Magnesiumoxid reduziert.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> .<br /> <br /> == Übungsaufgabe ==<br /> <br /> Am Pluspol (Kathode) Spielt sich folgende Reaktion ab:<br /> <br /> [[Bild:Pluspol_kathode_aufg.PNG]]<br /> <br /> Gleiche die Reaktionsgleichung aus!<br /> <br /> == Versuch ==<br /> [[Bild:Wiki-versuch.JPG|thumb|Versuchsaufbau|233px]]<br /> <br /> === Zweck des Versuchs ===<br /> Kann durch die Kombination von einem Apfel mit zwei Elektroden Strom erzeugt werden?<br /> <br /> === Geräte und Hilfsmittel ===<br /> Zwei Äpfel, vier Kabel, einen Strommesser, drei Kupfer- und drei Zinkelektroden<br /> <br /> === Versuchsvorbereitung ===<br /> Zunächst stecken wii die Elektroden in die Äpfel. Hierbei muss beachtet werden, dass die Anzahl von Zinkelektroden welche in einem Apfel stecken immer gleich der Anzahl von Kupferelektoden sein muss.<br /> Außerdem ist es äußerst wichtig das sich die Elektroden innerhalb des Apfel &lt;u&gt;'''nicht'''&lt;/u&gt; berühren.<br /> Jetzt werden die elektroden nach folgendem Muster mit den Kabeln untereinander verbunden:<br /> <br /> Strommesser -<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> - Strommesser<br /> <br /> === Versuchsbeobachtung===<br /> Beim schließen der Stromkreises sieht man auf dem Strommesser, dass ein Gleichstrom von ca. 2V fließt.</div>

Dave http://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Elektrochemische_Energiespeicher&diff=42862 2009-03-08T18:32:08Z

<p>Dave: /* Übungsaufgabe */</p> <hr /> <div>'''Elektrochemischer Energiespeicher'''<br /> <br /> {{navi|Chemie in Umwelt und Technik|Elektrochemische Spannungsreihe}}<br /> <br /> [[Bild:800px-Battery.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|233px]]<br /> <br /> <br /> == Was ist eine Batterie ==<br /> === Die Primärbatterie ===<br /> <br /> Eine Primärbatterie ist ein elektrochemischer Speicher für Energie. Sie ist auch in der Lage die in ihr gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Daher spricht man auch von einem Wandler (Vgl. Knicklicht: Chemische Energie wird in Strahlungsenergie umgewandelt.). Die Primärbatterie kann, im Gegensatz zum Akkumulator nicht wieder aufgeladen werden. Das heißt, dass der chemische Prozess nicht umgekehrt wiederholt werden kann, und es nicht möglich ist elektrische Energie wieder in Form von chemischer Energie in der Primärbatterie zu speichern.<br /> Daher muss eine Batterie nach einmaliger Benutzung entsorgt werden.<br /> <br /> === Der Akkumulator (Umgangssprachlich: Akku) ===<br /> <br /> Ein Akkumulator ist ein Speicher für Elektrizität und <br /> arbeitet mit mehreren Sekundärzellen, welche ein<br /> wiederaufladen ermöglichen. Das wiederaufladen<br /> geschieht durch sogenannte Kondensatoren, welche<br /> die elektrische Energie ohne chemischen Umweg speichert.<br /> Das Entladen der gespeicherten Energie an einem<br /> Benutzerdefinierten Stromnetz erfolgt nach dem<br /> gleichem Funktionsprinzip wie bei der Primärbatterie. <br /> Da bei der Aufladung von Akkumulatoren Wärme entsteht,<br /> steht nicht die vollständige zum Aufladen verwendete<br /> Energie nach dem Ladezyklus zur Verfügung.<br /> Das Verhältnis der zur Verfügung stehenden, und <br /> der aufgewendeten Energie wird als Ladewirkungsgrad<br /> bezeichnet. Dieser beträgt bei herkömmlichen Akkumulatoren ca. 80%.<br /> <br /> === Vergleich zur [[Brennstoffzelle]] ===<br /> <br /> Die Funktionsweise der Entladung bei Primärbatterien und Akkumulatoren lässt sich zur vereinfachten Veranschaulichung auch mit dem Funktionsprinzip der [[Brennstoffzelle]] vergleichen.<br /> Der wichtige Unterschied besteht darin, dass die [[Brennstoffzelle]] eine kontinuierliche Zufuhr von elektrochemisch reagierenden Substanzen benötigt.<br /> <br /> == Geschichtliche Entwicklung ==<br /> <br /> Ein Batterieähnliches Gebilde wurde um 1936 von Wilhelm König bei Ausgrabungen in der nähe von Bagdad gefunden. Daher nennt man es im Volksmund auch „Bagdad Batterie“.<br /> Die Entstehungszeit wird ganz grob auf das Jahr Null geschätzt.<br /> Die „Bagdad Batterie“ besteht aus einem 18cm hohen, vasenförmigen Tongefäß, welches bei den Ausgrabungen wahrscheinlich luftdicht verschlossen war. [[Bild:Ironie_pile_Bagdad.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|233px]]Im inneren befindet sich ein Kupferzylinder in dem ein vollständig oxidiertes Eisenstäbchen steckt. Dieses guckt ca. einen cm aus der „Batterie“ heraus und könnte als Kontakt gedient haben. Das herausschauende Ende war vermutlich mit Blei überzogen, jedoch besteht zwischen den Metallen kein leitender Kontakt.<br /> Mehrere Geräte dieser Art hätten <br /> Elektrizität liefern können, was die. <br /> bisherige Annahme, zu <br /> dieser Zeit gab es noch <br /> keinen Strom, untergräbt. <br /> Das eine Gerät ist jedoch<br /> die einzige jemals <br /> gefundene „Batterie“ dieser Art.<br /> Die bewiesene Entwicklung einer<br /> herkömmlichen Batterie fing, wie<br /> so oft, mit einem Zufall an. Der <br /> italienische Arzt Luigi Galvani <br /> entdeckte, dass ein Froschschenkel,<br /> wenn man ihn mit Instrumenten <br /> verschiedener Metallzugehörigkeit<br /> berührt, durch elektrische Impulse <br /> anfängt zu Zucken.<br /> Heutige Batterien wandeln<br /> chemische Energie nach dem<br /> galvanische Prinzip in elektrische Energie um. Daher nennt man eine Batterie auch galvanisches Element. Auf die Funktionsweise wird im nächsten Punkt eingegangen.<br /> Durch die Verbindung des oben genannten galvanischen Elementes mit einem Kondensator wurde der Akkumulator geschaffen, also die wieder aufladbare Batterie.<br /> Heutzutage gibt es nur noch sehr wenig Geräte, welche mit Primärbatterien arbeiten. Im Prinzip werden ausschließlich Akkus verwendet.<br /> <br /> == Aufbau und chemische Funktionsweise ==<br /> [[Bild:Zink-Braunstein-Zelle.png|thumb|Quelle: Wikipedia|500px]]<br /> Der Aufbau einer Batterie (Zink – Kohle Batterie) lässt sich wie folgt beschreiben:<br /> Eine Handelsübliche Zink- Kohle Batterie<br /> besteht im Wesentlichen aus 2 Komponenten.<br /> Einem Zinkbecher der mit einer Salmiaklösung <br /> und Braunstein gefüllt ist und einem Kohlestift, <br /> der in dem Zinkbecher steckt.<br /> Die übliche Spannung einer „frischen“<br /> Batterie dieser Art beträgt 1,5 Volt.<br /> <br /> Die Funktionsweise entspricht dem <br /> galvanischen Prinzip, was bedeutet dass <br /> die chemische Energie, welche in der <br /> Batterie in Form Ionen gespeichert ist,<br /> in elektrische Energie umgewandelt wird.<br /> Die Reaktion geschieht auf Grundlage einer <br /> Redox-Reaktion. Der Zinkbecher, also die <br /> Zinkelektrode gibt Zn ++ Ionen ab und<br /> lädt sich dadurch negativ auf.<br /> Dadurch dass die Zinkelektrode nicht über den <br /> Kohlestift mit dem äußeren Stromkreis verbunden ist,<br /> fließen ihre „überschüssigen“ Elektronen nicht ab und dadurch wird der Austritt weiterer <br /> Zn ++ Ionen verhindert. Durch diese Begebenheit stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein.<br /> Die positiven Zinkionen, welche sich nun im Salmiak (Elektrolyt) befinden, laden den Kohlestab positiv auf und es bildet sich eine Spannung von 1,5 Volt zwischen den Elektroden aus. Wenn der äußere Stromkreis nun geschlossen wird fließen die Elektronen vom Zink über das Gerät (z.B. MP3 Player) zum Kohlestab und ziehen dadurch die positiven Ionen zur Kohleelektrode. Da das oben beschriebene Gleichgewicht nun folglich nicht mehr vorhanden ist, fließen weiterhin Zn++ Ionen in den Salmiak. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden und funktioniert erst dann nicht mehr, wenn der Elektrolyt keine Zn++ Ionen mehr aufnehmen kann.<br /> <br /> Beim Anblick einer stark benutzen Batterie fällt auf, dass der Zinkbecher extrem zerfressen ist, was darauf schließen lässt dass der sich der Zink bei der Ionenabgabe zersetzt.<br /> Eine Galvanische Zelle funktioniert im Allgemeinen ähnlich, jedoch ist der schematische Aufbau wesentlich simpler. Zwei Halbzellen werden durch eine Ionenbrücke, die Elektroden durch einen Draht verbunden und beim eintauchen der jeweiligen Elektrode in ihre Lösung wird der Stromkreis geschlossen.<br /> <br /> == Technische Verwendung ==<br /> <br /> In der Technik finden heutzutage fast ausschließlich Akkumulatoren Verwendung. Nur veraltete Geräte wie z.B. Walkmans sind noch auf Primärbatterien angewiesen.<br /> In technischen Bereichen, wo besonderst leistungsfähige Batterien benötigt werden, wie bei einer Weltraumsonde, wird auf so genannte Atombatterien zurückgegriffen.<br /> Diese funktionieren nicht auf der Basis von Kernspaltung oder Kernfusion, sondern durch dem Zerfall von instabilen Atomen, wie z.B. Plutonium. Der Zerfall des instabilen Atoms verursacht Wärme welche durch einen thermoelektrischen Generator ohne bewegliche Teile in Strom umgewandelt wird.<br /> Dadurch können Raumsonden ohne auf Solarenenergie angewiesen zu sein Jahrzehnte lang im All Informationen sammeln.<br /> <br /> == Entsorgung ==<br /> <br /> [[Bild:Batterierecycling.jpg|thumb|Quelle: Wikipedia|120px]]Batterien und Akkumulatoren können in Deutschland im Einzelhandel kostenlos zurückgegeben werden. Sie sollten auf keinen Fall mit dem Hausmüll entsorgt werden, da sie potentiell Umwelt schädigende Substanzen enthalten. Außerdem kann durch das Recyceln vermieden werden, dass wertvolle Rohstoffe verloren gehen. Während des Recyclingprozesses werden die Rohstoffe getrennt und mit Hilfe von z.B. Magnesiumoxid reduziert.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> .<br /> <br /> == Übungsaufgabe ==<br /> <br /> Am Pluspol (Kathode) Spielt sich folgende Reaktion ab:<br /> <br /> [[Bild:Pluspol_kathode_aufg.PNG|150px|thumb]]<br /> <br /> Gleiche die Reaktionsgleichung aus!<br /> <br /> == Versuch ==<br /> [[Bild:Wiki-versuch.JPG|thumb|Versuchsaufbau|233px]]<br /> <br /> === Zweck des Versuchs ===<br /> Kann durch die Kombination von einem Apfel mit zwei Elektroden Strom erzeugt werden?<br /> <br /> === Geräte und Hilfsmittel ===<br /> Zwei Äpfel, vier Kabel, einen Strommesser, drei Kupfer- und drei Zinkelektroden<br /> <br /> === Versuchsvorbereitung ===<br /> Zunächst stecken wii die Elektroden in die Äpfel. Hierbei muss beachtet werden, dass die Anzahl von Zinkelektroden welche in einem Apfel stecken immer gleich der Anzahl von Kupferelektoden sein muss.<br /> Außerdem ist es äußerst wichtig das sich die Elektroden innerhalb des Apfel &lt;u&gt;'''nicht'''&lt;/u&gt; berühren.<br /> Jetzt werden die elektroden nach folgendem Muster mit den Kabeln untereinander verbunden:<br /> <br /> Strommesser -<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> Zinkelektrode im Apfel - Kabel - Kupferelektrode im Apfel<br /> <br /> - Strommesser<br /> <br /> === Versuchsbeobachtung===<br /> Beim schließen der Stromkreises sieht man auf dem Strommesser, dass ein Gleichstrom von ca. 2V fließt.</div>

Dave http://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bromierung_von_Tomatensaft&diff=42861 2009-03-08T18:30:41Z

<p>Dave: Änderung 42860 von Dave (Diskussion) wurde rückgängig gemacht.</p> <hr /> <div>{{navi|Chemie in Umwelt und Technik|Farbstoffe}}<br /> == Versuch: Bromierung von Tomatensaft ==<br /> <br /> <br /> <br /> === Zweck des Versuches ===<br /> <br /> [[Bild:Chemie01.jpg|150px|thumb]]<br /> <br /> Was ist auffällig bei der Bromierung von Tomatensaft?<br /> <br /> <br /> <br /> === Geräte und Hilfsmittel ===<br /> <br /> 750ml verdünnten Tomatensaft (Verhältnis 1/3) und [[Bromwasser]] (selbst hergestellt)<br /> 4 Bechergläser a 300ml, 1 Messzylinder a 400ml, 1 Messzylinder a 100ml, 2 Magnetrührer, 4 Rührstäbchen, Schutzbrille und Schutzhandschuhe<br /> <br /> &lt;div style=&quot;text-align: center;&quot;&gt;<br /> <br /> <br /> <br /> &lt;/div&gt;<br /> <br /> <br /> === Versuchsvorbereitung ===<br /> Verdünnen des Tomatensaftes<br /> &lt;div&gt;<br /> Herstellung des [[Bromwasser]]s<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> === Versuchsdurchführung ===<br /> Zunächst befüllen wir die 4 Bechergläser und den Messzylinder mit jeweils 150ml des verdünnten Tomatensaftes und geben in die Bechergläser je ein Rührstäbchen. Nun stellen wir 2 der 4 Bechergläser auf die beiden Magnetrührers, stellen diese auf mittlere Stufe und geben jeweils eine unbestimmte Menge des Bromwassers hinzu. Das gleiche wiederholen wir mit den anderen beiden Bechergläsern. Zum Schluss giessen wir mindestens 150ml Bromwasser in den mit Tomatensaft gefüllten Messzylinder.<br /> &lt;div style=&quot;text-align: center;&quot;&gt;<br /> <br /> <br /> [[Bild:Chemie02.jpg|300px]]<br /> <br /> &lt;/div&gt;<br /> <br /> Und beobachten was passiert.<br /> <br /> <br /> <br /> === Versuchsbeobachtung===<br /> <br /> [[Bild:Chemie03.jpg|thumb]]<br /> <br /> <br /> <br /> Es ist zu beobachten, dass sich die Farbe des verdünnte Tomatensafts bei der Zugabe des Bromwassers verändert. Je nachdem wiel viel Bromwasser hinzugegeben wird, entstehen andere Farbschatierungen (z.B. blau und gelb) <br /> <br /> Ordnet man den bromierten Tomatensaft nach der Bromkonzentration (mit der niedrigsten beginned), ergibt sich ein Farbverlauf von braun, grau, blau, grün hin zu gelb. (siehe Bild rechts)<br /> <br /> <br /> Außerdem kann man eine Geruchsveränderung wahrnehmen. Der beißende, stinkende Geruch des Broms wird durch den Tomatensaft gebunden, die neu entstandene Flüssigkeit riecht nun neutral.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Struktur und Lichtabsorption organischer Farbstoffe]]</div>

Dave http://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Bromierung_von_Tomatensaft&diff=42860 2009-03-08T18:29:54Z

<p>Dave: /* Zweck des Versuches */</p> <hr /> <div>{{navi|Chemie in Umwelt und Technik|Farbstoffe}}<br /> == Versuch: Bromierung von Tomatensaft ==<br /> <br /> <br /> <br /> === Zweck des Versuches ===<br /> <br /> [[Bild:Pluspol_kathode_aufg.PNG|Quelle: Wikipedia|150px|thumb]]<br /> <br /> Was ist auffällig bei der Bromierung von Tomatensaft?<br /> <br /> === Geräte und Hilfsmittel ===<br /> <br /> 750ml verdünnten Tomatensaft (Verhältnis 1/3) und [[Bromwasser]] (selbst hergestellt)<br /> 4 Bechergläser a 300ml, 1 Messzylinder a 400ml, 1 Messzylinder a 100ml, 2 Magnetrührer, 4 Rührstäbchen, Schutzbrille und Schutzhandschuhe<br /> <br /> &lt;div style=&quot;text-align: center;&quot;&gt;<br /> <br /> <br /> <br /> &lt;/div&gt;<br /> <br /> <br /> === Versuchsvorbereitung ===<br /> Verdünnen des Tomatensaftes<br /> &lt;div&gt;<br /> Herstellung des [[Bromwasser]]s<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> === Versuchsdurchführung ===<br /> Zunächst befüllen wir die 4 Bechergläser und den Messzylinder mit jeweils 150ml des verdünnten Tomatensaftes und geben in die Bechergläser je ein Rührstäbchen. Nun stellen wir 2 der 4 Bechergläser auf die beiden Magnetrührers, stellen diese auf mittlere Stufe und geben jeweils eine unbestimmte Menge des Bromwassers hinzu. Das gleiche wiederholen wir mit den anderen beiden Bechergläsern. Zum Schluss giessen wir mindestens 150ml Bromwasser in den mit Tomatensaft gefüllten Messzylinder.<br /> &lt;div style=&quot;text-align: center;&quot;&gt;<br /> <br /> <br /> [[Bild:Chemie02.jpg|300px]]<br /> <br /> &lt;/div&gt;<br /> <br /> Und beobachten was passiert.<br /> <br /> <br /> <br /> === Versuchsbeobachtung===<br /> <br /> [[Bild:Chemie03.jpg|thumb]]<br /> <br /> <br /> <br /> Es ist zu beobachten, dass sich die Farbe des verdünnte Tomatensafts bei der Zugabe des Bromwassers verändert. Je nachdem wiel viel Bromwasser hinzugegeben wird, entstehen andere Farbschatierungen (z.B. blau und gelb) <br /> <br /> Ordnet man den bromierten Tomatensaft nach der Bromkonzentration (mit der niedrigsten beginned), ergibt sich ein Farbverlauf von braun, grau, blau, grün hin zu gelb. (siehe Bild rechts)<br /> <br /> <br /> Außerdem kann man eine Geruchsveränderung wahrnehmen. Der beißende, stinkende Geruch des Broms wird durch den Tomatensaft gebunden, die neu entstandene Flüssigkeit riecht nun neutral.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Struktur und Lichtabsorption organischer Farbstoffe]]</div>

Dave http://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Datei:Pluspol_kathode_aufg.PNG&diff=42859 2009-03-08T18:28:10Z

<p>Dave: </p> <hr /> <div></div>

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