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 (Vglvgl. [[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.Daher muss eine Batterie nach einmaliger Benutzung Entladung entsorgt werden.
=== Der Akkumulator (Umgangssprachlich: Akku) ===
Ein Akkumulator (umgangssprachlich: Akku) ist ein Speicher für Elektrizität elektrische Energie und
arbeitet mit mehreren Sekundärzellen, welche ein
wiederaufladen Wiederaufladen ermöglichen. Das wiederaufladenWiederaufladengeschieht z. B. durch sogenannte Kondensatoren, welchedie elektrische Energie ohne chemischen Umweg speichertspeichern können.
Das Entladen der gespeicherten Energie an einem
Benutzerdefinierten benutzerdefinierten Stromnetz erfolgt nach dem
gleichem Funktionsprinzip wie bei der Primärbatterie.
Da bei der Aufladung von Akkumulatoren [[Wärme ]] entsteht,
steht nicht die vollständige zum Aufladen verwendete
Energie nach dem Ladezyklus zur Verfügung.
Das Verhältnis der zur Verfügung stehenden, und
der aufgewendeten Energie wird als Ladewirkungsgrad
bezeichnet. Dieser beträgt bei herkömmlichen Akkumulatoren ca. 80%.
* Beispiel: [[Blei-Akkumulator]]
=== Vergleich zur [[Brennstoffzelle]] ===
Die Funktionsweise der Entladung bei Primärbatterien und Akkumulatoren lässt sich zur vereinfachten Veranschaulichung auch mit dem Funktionsprinzip der [[Brennstoffzelle]] vergleichen.
Der wichtige Unterschied besteht darin, dass die [[Brennstoffzelle]] eine kontinuierliche Zufuhr von elektrochemisch reagierenden Substanzen benötigt.
== Geschichtliche Entwicklung ==
Ein Batterieähnliches batterieähnliches Gebilde wurde um 1936 von Wilhelm König bei Ausgrabungen in der nähe Nähe von Bagdad gefunden. Daher nennt man es im Volksmund auch „Bagdad -Batterie“.
Die Entstehungszeit wird ganz grob auf das Jahr Null geschätzt.
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.
die einzige jemals
gefundene „Batterie“ dieser Art.
Die bewiesene Entwicklung einer
herkömmlichen Batterie fing, wie
Heutige Batterien wandeln
chemische Energie nach dem
galvanische Prinzip in elektrische Energie um. Daher nennt man eine Batterie auch [[galvanisches Element]]. Auf die Funktionsweise wird im nächsten Punkt eingegangen.
Durch die Verbindung des oben genannten galvanischen Elementes mit einem Kondensator wurde der Akkumulator geschaffen, also die wieder aufladbare Batterie.
Heutzutage gibt es nur noch sehr wenig Geräte, welche mit Primärbatterien arbeiten. Im Prinzip werden ausschließlich Akkus verwendet.
Der Aufbau einer Batterie (Zink – Kohle Zink–Kohle-Batterie) lässt sich wie folgt beschreiben: Eine Handelsübliche handelsübliche Zink- Kohle -Batteriebesteht im Wesentlichen aus 2 Komponenten.Einem Zinkbecher , der mit einer [[Salmiakgeist|Salmiaklösung ]] und [[Braunstein ]] gefüllt ist und einem Kohlestift,
der in dem Zinkbecher steckt.
Die übliche Spannung einer „frischen“
Die Reaktion geschieht auf Grundlage einer
Redox-Reaktion. Der Zinkbecher, also die
Zinkelektrode gibt Zn <sup>2++ </sup>-Ionen ab und
lädt sich dadurch negativ auf.
Dadurch dass die Zinkelektrode nicht über den
Kohlestift mit dem äußeren Stromkreis verbunden ist,
fließen ihre „überschüssigen“ Elektronen nicht ab und dadurch wird der Austritt weiterer
Zn <sup>2++ </sup>-Ionen verhindert. Durch diese Begebenheit stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein.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<sup>2++ </sup>-Ionen mehr aufnehmen kann.
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.
In der Technik finden heutzutage fast ausschließlich Akkumulatoren Verwendung. Nur veraltete Geräte wie z.B. Walkmans sind noch auf Primärbatterien angewiesen.
In technischen Bereichen, wo besonderst besonders leistungsfähige Batterien benötigt werden, wie bei einer Weltraumsonde, wird auf so genannte Atombatterien zurückgegriffen.
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.
Dadurch können Raumsonden ohne auf Solarenenergie Solarenergie angewiesen zu sein Jahrzehnte lang im All Informationen sammeln.
[[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. .
== Übungsaufgabe ==
Am [[Pluspol ]] ([[Kathode]]) spielt sich folgende Reaktion ab:
[[Bild:Pluspol_kathode_aufg.PNG]]
Am [[Minuspol ]] ([[Anode]]) gibt Zink-elektronen Elektronen ab.
[[Bild:Zn_zn2_2e_aufgabe.PNG]]
Vervollständige die Reaktionsgleichung!
Die Lösungen gibt es [[Elektrochemische_Energiespeicher:_Antworten|hier]].
Kann durch die Kombination von einem Apfel mit zwei Elektroden Strom erzeugt werden?
=== '''Geräte und Hilfsmittel ==='''<br />Zwei Äpfel, vier Kabel, einen ein Strommesser, drei Kupfer- und drei Zinkelektroden
=== '''Versuchsvorbereitung ==='''<br />Zunächst stecken wii wir 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 Kupferelektroden sein muss.Außerdem ist es äußerst wichtig das , dass sich die Elektroden innerhalb des Apfel <u>'''nicht'''</u> berühren.Jetzt werden die elektroden Elektroden nach folgendem Muster mit den Kabeln untereinander verbunden:
Strommesser -
- Strommesser
=== Versuchsbeobachtung==='''Beobachtung'''<br />Beim schließen der Schließen des Stromkreises sieht man auf dem StrommesserVoltmeter, dass ein Gleichstrom eine Spannung von ca. 2V fließtanliegt.
=== '''Auswertung ==='''<br />
siehe voriger Artikel: Funktionsweise
{{cb|-|138, 158|245, 268}}
=== Weitere Experimente ===
{{Ex-ch09|{{fb|223}}|1|Batterie und Akkumulator|Zink/Kohle-Batterie}}
{{Ex-ch09|{{fb|223}}|2|Batterie und Akkumulator|[[Blei-Akkumulator]]}}
{{Ex-ec|271|1|Blei-Akkumulator}}
{{Ex-ch|162|2|[[Blei-Akkumulator]]}}
{{Ex-ec|246|1|Galvanisches Element}}
{{Ex-ec|274|1-3|Praktikum Spannungsquellen}}
{{Ex-ch|162|1|Zink/Kohle-Batterie}}
== Weblinks ==
* [http://de.wikipedia.org/wiki/Bagdad-Batterie| "Bagdad-Batterie" in der Wikipedia]