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Grundwissen

Primärelemente elektrochemischer Stromerzeugung

Das Wichtigste auf einen Blick

  • Primärelemente zur Stromerzeugung sind galvanische Elemente, bei denen chemische Energie durch Redoxreaktionen in elektrische Energie umgewandelt wird.
  • Batterien werden, wenn sie nicht wieder aufladbar sind, als Primärelemente bezeichnet.
  • Je nach Elektrodenmaterial und Elektrolyt einer Batterie werden verschiedene Nennspannungen erreicht, woraus verschiedene Anwendungsbereiche resultieren.  

 

Aufgaben Aufgaben

Zur Nutzung alltäglicher Geräte wie Fernbedienungen, Kameras oder Spielzeugen sind Batterien unersetzlich. Deren Funktionsprinzip basiert auf Energieumwandlung durch Redoxreaktionen.

Klassische Batterien zählen zu den sogenannten Primärelementen elektrochemischer Stromerzeugung und können nicht im Gegensatz zu Akkumulatoren nicht wieder aufgeladen werden In mehreren galvanischen Elementen, die zur Erhöhung der Spannung in Reihe geschaltet sind, wird durch die ablaufenden Redoxprozesse chemische Energie in elektrische Energie umgewandelt. Zur Benutzung von Taschenlampen benötigt man sogenannte Zink-Kohle-Batterien, bei der die beiden Elektroden namensgebend sind. Als Anode (Minuspol) wird ein Zinkbecher verwendet, in dem die Kathode aus Graphit platziert wird, die von einem Braunsteingemisch mit einer Zinkchlorid-Lösung als Elektrolyt, umgeben wird. Beim Entladungsvorgang innerhalb des galvanischen Elements laufen an den Elektroden folgende Reaktionen ab:

Am Minuspol

\[\ce{Zn-> Zn^{2+} + 2e^- }\]

Am Pluspol

\[\ce{MnO_2 + H2O + e^- -> MnO(OH) + OH^-}\]

Neben der Zink-Kohle-Batterie kommen häufig Alkali-Mangan-Batterien und Zink-Luft-Knopfzellen zum Einsatz, die sich in ihrem Elektrodenmaterial und dem Elektrolyten und somit in der lieferbaren Stromstärke unterscheiden. Daher und auf Grund ihrer Größe kommen sie in verschiedenen Geräten zum Einsatz.  Bei der Alkali-Mangan-Batterie werden wie bei der Zink-Kohle-Batterie Braunstein und Zink als Elektrodenmaterialien verwendet, allerdings kommt in dieser Batterie Kalilauge, als Hydroxid des Alkalimetalls Kalium, zum Einsatz.

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