Galvanische Zellen und Batterien

Übergreifend Klasse 10

Schlau Fassung

Eine galvanische Zelle besteht aus zwei Halbzellen: je ein Metall in einer Lösung seines eigenen Salzes. Ein Draht verbindet die Metalle, eine poröse Wand oder Salzbrücke die Lösungen.
Das Daniell-Element ist das Standardbeispiel: Zink in Zinksulfat, Kupfer in Kupfersulfat. Zink wird oxidiert und gibt Elektronen ab (Minuspol, Anode); am Kupfer werden Kupfer-Ionen reduziert (Pluspol, Kathode). Spannung: 1,10 V.
Die Salzbrücke ist unverzichtbar. Ohne sie lädt sich eine Lösung positiv, die andere negativ auf, und der Stromfluss kommt nach kurzer Zeit zum Erliegen. Sie lässt Ionen wandern und gleicht die Ladung aus, verhindert aber das direkte Vermischen.
Batterie oder Akku: Eine Batterie ist nach dem Ablauf der Reaktion verbraucht. Ein Akkumulator lässt die Reaktion durch Anlegen einer Spannung rückwärts laufen – Laden ist eine Elektrolyse.
Verbraucht ist nicht „leer“: Die Stoffe sind noch da, aber der Potentialunterschied ist ausgeglichen. Deshalb gehören Batterien in die Sammlung und nicht in den Hausmüll.

Welche Elektrode ist beim Daniell-Element der Minuspol?
Lösung
Die Zinkelektrode – dort werden Elektronen abgegeben (Oxidation, Anode).
Was passiert ohne Salzbrücke?
Lösung
Die Lösungen laden sich gegensätzlich auf, der Ladungsausgleich fehlt und der Stromfluss bricht ab.
Erkläre, warum Laden eines Akkus eine Elektrolyse ist.
Lösung
Elektrische Energie erzwingt die Rückreaktion, die von allein nicht abläuft.

Vergleicht drei Batterietypen (Alkali, Lithium-Ionen, Blei) nach Spannung, Wiederaufladbarkeit und Umweltbelastung.