Der grundlegende + – Elektrolyt-Aufbau. Moderne Batterien und dergleichen. Wie genau funktionieren sie?
Kommentare
- Ihre Frage ist ziemlich weit gefasst. Könnten Sie es auf einen Batterietyp eingrenzen?
- Duracell oder Energizer Ihrer Wahl sagen Sie mir einfach, welche in einer Antwort
- Eine verwandte Frage und Antwort hier auf Physics.SE.
Antwort
Eine Alkalibatterie (oder genauer gesagt alkalische Manganzelle) besteht aus einer Zinkanode, einer $ \ gamma \! – \! \ ce {MnO2} $ -Kathode und einem $ \ ce {KOH} $ (in Pastenform) Elektrolyt. Zink ist die negative Elektrode und $ \ ce {MnO2} $ die positive Elektrode.
Während der Batterieentladung wird Zink an der Anode oxidiert und löst sich im Elektrolyten als Hydroxozinkat auf. Wenn der Elektrolyt mit Zinkat gesättigt ist, beginnt Zinkoxid auszufallen. Bei fortgesetzter Entladung und abnehmender Konzentration von $ \ ce {OH -} $ wird Zinkhydroxid gebildet, das langsam zu Zinkoxid dehydrieren kann.
\ begin {align} \ ce {Zn + 4OH- & – > ~ [Zn (OH) 4] ^ {2-} + 2e- \\ [Zn (OH) 4] ^ {2 -} & – > ~ ZnO + 2OH- + H2O \\ Zn + 2OH- & – > ~ Zn (OH) 2 + 2e- \\ Zn (OH) 2 & – > ~ ZnO + H2O \\} \ end {align}
An der Kathode wird $ \ ce {MnO2} $ wiederum zunächst auf $ \ ce {MnO (OH) reduziert )} $. Wenn die Batterie langsam entladen wird, kann dies weiter zu Mangan (II) -hydroxid reduziert werden.
\ begin {align} \ ce {MnO2 + H2O + e- & – > ~ MnO (OH) + OH- \\ MnO (OH) + H2O + e- & – > ~ Mn (OH) 2 + OH- \\} \ end {align}
Die Gesamtreaktion ist, wenn nur der erste Reduktionsschritt an der Kathode berücksichtigt wird:
$$ \ ce {Zn + 2MnO2 + 2H2O + 2OH- – > ~ [Zn (OH) 4] ^ {2-} + 2MnO (OH )} $$
Während der Entladung wird Zink irreversibel oxidiert und Wasser verbraucht. Infolgedessen ist die Batterie „leer“, wenn der Elektrolyt ausgetrocknet ist und / oder sich alles Zink aufgelöst hat.
Antwort
Die Chemie von Alkalibatterien beinhalten die Oxidation von Zink und die Reduktion von Mangandioxid. Die Beschreibung einer Zelle finden Sie hier .