Der Aufbau einer Batterie (Zink –Kohle Batterie) lässt sich wie folgt beschreiben:
Eine Handelsübliche Zink- Kohle Batterie
besteht im Wesentlichen aus 2 Komponenten.
Einem Zinkbecher der mit einer Salmiaklösung
und Braunstein gefüllt ist und einem Kohlestift,
der in dem Zinkbecher steckt.
Die übliche Spannung einer „frischen“
Batterie dieser Art beträgt 1,5 Volt.
Die Funktionsweise entspricht dem
galvanischen Prinzip, was bedeutet dass
die chemische Energie, welche in der
Batterie in Form Ionen gespeichert ist,
in elektrische Energie umgewandelt wird.
Die Reaktion geschieht auf Grundlage einer
Redox-Reaktion. Der Zinkbecher, also die
Zinkelektrode gibt Zn ++ 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 ++ 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++ 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.
Eine Galvanische Zelle funktioniert im Allgemeinen ähnlich, jedoch ist der schematische Aufbau wesentlich simpler. Zwei Halbzellen werden durch eine Ionenbrücke, die Elektroden durch einen Draht verbunden und beim eintauchen der jeweiligen Elektrode in ihre Lösung wird der Stromkreis geschlossen.
