Batterien und Brennstoffzellen – einfache Zellen, Akkus und Brennstoffzellen
ChemieElektrochemieAlter 17–18
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Zum Starten anmeldenVier Ansichten zu galvanischen Zellen. Einfache Zellen: Wählen Sie zwei Metalle, lesen Sie die Spannung aus der Differenz der Standardelektrodenpotenziale ab, schalten Sie Zellen in Reihe, bis eine LED leuchtet, und füllen Sie eine Messtabelle. Brennstoffzellen: Wasserstoff–Sauerstoff (saurer oder alkalischer Elektrolyt) und Methanol, mit Teilgleichungen, einer Kennlinie Spannung gegen Stromdichte und dem Wirkungsgrad im Vergleich zum Ottomotor. Akkus: Ein Bleiakku und eine Lithium-Ionen-Zelle werden entladen (galvanische Zelle) und geladen (Elektrolyse), im Vergleich zu einer nicht wiederaufladbaren Alkali-Mangan-Zelle. Vergleich: spezifische Energie, Spannung, Zyklenzahl, Vor- und Nachteile.
Lektion: Galvanische Zellen und Batterien, Brennstoffzellen, Bleiakku und Lithium-Ionen-Akku
Was sie zeigt
Eine Zelle wandelt die Energie einer Redoxreaktion in elektrische Energie um. In einer einfachen Zelle ist das unedlere Metall die negative Elektrode, und je weiter die beiden Metalle in der Redoxreihe auseinanderliegen, desto größer ist die Spannung; in Reihe geschaltete Zellen addieren ihre Spannungen. Eine Brennstoffzelle wird laufend mit Brennstoff und Sauerstoff versorgt, muss also nie geladen werden, und kann einen größeren Teil der Brennstoffenergie in Strom umwandeln als ein Motor, der den Brennstoff verbrennt. In einem Akku lässt sich die Entladereaktion durch Elektrolyse umkehren, was bei einer Alkali-Mangan-Zelle nicht möglich ist.
So funktioniert es
Wählen Sie unter Einfache Zellen Metall A und Metall B und erhöhen Sie Zellen in Reihe, bis die LED leuchtet; klicken Sie auf Eintragen, um die Tabelle zu füllen, und setzen Sie den Haken bei Eine Zelle umpolen. Ändern Sie unter Brennstoffzellen den Typ unter Brennstoffzelle und die Stromdichte und beobachten Sie Spannung und Wirkungsgrad. Klicken Sie unter Akkus auf Entladen und dann auf Laden und vergleichen Sie abgegebene und aufgenommene Energie. Nutzen Sie Vergleich zur Bewertung.
Einstellbare Parameter
- Ansicht Einfache Zellen, Brennstoffzellen, Akkus, Vergleich
- Metall A Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, Cu, Ag
- Metall B Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, Cu, Ag
- Zellen in Reihe 1–6
- Brennstoffzellentyp Wasserstoff–Sauerstoff, saurer Elektrolyt, Wasserstoff–Sauerstoff, alkalischer Elektrolyt, Direktmethanol
- Stromdichte 0–1 A/cm²
- Zelltyp Bleiakku, Lithium-Ionen, Alkali-Mangan (nicht aufladbar)
- Lade- / Entladestrom 0,1–1 C
Fragen zum Erkunden
- Welches Metallpaar liefert die größte Spannung, und wie können Sie das mit der Redoxreihe vorhersagen?
- Warum liefert eine Wasserstoff-Brennstoffzelle bei großer Stromentnahme weniger als 1,23 V?
- Warum lässt sich ein Bleiakku wieder aufladen, eine Alkali-Mangan-Zelle aber nicht?
