Elektrochemische Energiespeicher: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 9. Februar 2009, 09:06 Uhr

Die Batterie

Was ist eine Batterie

Die Primärbatterie

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 (Vgl. 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 entsorgt werden.

Der Akkumulator (Umgangssprachlich: Akku)

Ein Akkumulator ist ein Speicher für Elektrizität und arbeitet mit mehreren Sekundärzellen, welche ein wiederaufladen ermöglichen. Das wiederaufladen geschieht durch sogenannte Kondensatoren, welche die elektrische Energie ohne chemischen Umweg speichert. Das Entladen der gespeicherten Energie an einem 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%.

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 Gebilde wurde um 1936 von Wilhelm König bei Ausgrabungen in der 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. 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. Mehrere Geräte dieser Art hätten Elektrizität liefern können, was die bisherige Annahme, zu dieser Zeit gab es noch keinen Strom, untergräbt. Das eine Gerät ist jedoch die einzige jemals gefundene „Batterie“ dieser Art. Die bewiesene Entwicklung einer herkömmlichen Batterie fing, wie so oft, mit einem Zufall an. Der italienische Arzt Luigi Galvani entdeckte, dass ein Froschschenkel, wenn man ihn mit Instrumenten verschiedener Metallzugehörigkeit berührt, durch elektrische Impulse anfängt zu Zucken. 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.

Aufbau und chemische Funktionsweise

Technische Verwendung

Entsorgung

Übungsaufgabe

Versuch