Primärzellen aufladen
Hallo, Kann mir jemand bei der Begründung warum ein Daniell-Element nicht wieder aufladbar ist helfen? Eigentlich spricht doch nichts dagegen eine Spannung anzulegen und so das ganze Teil wieder aufzuladen, oder? Und warum kann man dann Sekundärelemente aufladen? Was ist bei denen anders als bei einer Batterie? Vielen Dank schon mal vorraus :)
3 Antworten
Per Definition kommt die Energie einer Primärzelle nicht aus Elektrochemischen Prozessen durch umkehren der Stromrichtung (aufladen) sondern wird rein durch die zusammen zu setzenden Komponenten mit gebracht. Die Energie kommt also aus dem Prozess mit dem die Metalle in ihre Reinform gebracht wurden und aus der Energie die zur herstellung der Säure gebraucht wurde.
Man braucht also Energie um das Metall der Elektrode in Reinform zu bringen und in der Batterie wird das rückgängig gemacht, als "Abfallprodukt" kommt diese Energie dann als elektrische Energie raus.
Bei der Sekundärzelle ist so eine Energie erst mal nicht vorhanden und entsteht erst durch aufladen.
Tatsächlich kann man aber jede reale Primärzelle wieder aufladen, in dem man den chemischen Prozess "brutal" umkehrt. Dafür braucht man aber ein vielfaches der Energie die hinterher beim entladen wieder raus kommt. Ein Großteil der rein gesteckten Energie wird als Wärme und Gasbildung verschwendet.
Hinzu kommt, dass das umkehren der STromrichtung die Metalle und Säuren nicht wieder richtig herstellt und "wie neu" macht sondern völlig ungleichmäßig und nur ein Bruchteil der Säure wieder hergestellt wird.
Dadurch entsteht in der Primärzelle Gas das einen Druck aufbaut und dazu wird noch die Elektrode nicht mehr gleichmäßig wieder hergestellt, bei einer Rundzelle ist das der Becher, also das Gehäuse. Also ist das Gehäuse geschwächt wärend man zusätzlich noch einen Druck drin aufbaut, eine so behandelte Primärzelle wird also mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit auslaufen oder sogar platzen (was das "may explode" auf der Batterie ausdrücken soll).
Bei der Sekundärzelle sind die chemischen Prozesse zum Großteil reversibel, theoretisch ist die Sekundärzelle nach dem Aufladen "wie neu". Tatsächlich geht auch hier Gas verloren und die Elektroden werden auch nicht mehr perfekt wiederhergestellt. Deswegen muss man bei einer gewöhnlichen Autobatterie Wasser nachfüllen (das als Knallgas verloren geht) und eine Rundzelle wo man nichts nachfüllen kann kann nur begrenzt aufgeladen werden (ca. 100x). Bei der Rundzelle ist auf dem Becher noch eine Edelstahlhülle die der Batterie stabilität verleiht auch wenn der Becher stellenweise dünner wird und ein Ventil um das Gas kontrolliert abzulassen.
Vielen Dank! Jetzt habe ich das endlich mal einigermaßen verstanden :)
Eigentlich spricht doch nichts dagegen eine Spannung anzulegen und so das ganze Teil wieder aufzuladen, oder?
Doch, natürlich spricht etwas dagegen. Chemische Reaktionen können hier nicht einfach umgekehrt werden.
Lies Wikipedia:
Die Zinkelektrode löst sich mit der Zeit infolge der Korrosion auf, während die Kupferelektrode an Masse zunimmt. Es liegen 2 Redoxpaare (Zn/Zn2+ sowie Cu/Cu2+) vor.
Das hab ich auch schon gesehen. Aber irgendwie hilft mir das nicht so weiter. Ich hab irgendwo mal gelesen, dass das irgendwie mit dem bei der Reaktion gebildeten Wasserstoff zusammen hängt, aber weiter weiß ich da auch nicht,...
Wasserstoff ist "edler" als Zink. Wenn amn also Ladespannung anlegt, so wird an der Kathode Wasserstoff und nicht Zink abgeschieden. Man kann eventuell durch Einsetzen geeigneter Legierungen eine "überspannung" für Wasserstoffionen erzeugen (die Reduktion zu Wasserstoff wird z.B. an Bleielektroden behindert, so dass Bleiakkus wieder aufladbar sind, obwohl selbst dort die leichte Wasserstoffentwicklung immer noch ein Problem ist und die Lebensdauer der Akkus beeinträchtigt).
genau das hatte ich gemeint. Vielen Dank :)
Primäzellen kann man per Definition nicht aufladen.
Das Daniell-Element ist jedoch (nach etwas googlen) wiederaufladbar, also eine Sekundärzelle!
da sagt mein Chemiebuch aber etwas anderes. Ich sitz gerade nämlich vor einer Chemieabituraufgabe von 2009, wo man erklären muss warum genau man ein Daniell-Element nicht aufladen kann.
Und du bist offenbar mit dem Buch uneins ;-)
Die englische Wikiseite meint:
Recharge would have sulfate ions crossing with copper ions in the other direction. This cross-cell contamination reduces the reusability of the battery.
"Reduces", nicht "prevents". Das Teil geht, als Akku benutzt, wohl einfach ziemlich schnell kaputt. Aber ein schlechter Akku ist m.E. trotzdem noch ein Akku. ;-)
http://en.wikipedia.org/wiki/Daniell_cell#Chemistry
Allerdings nennt man offenbar auch wiederaufladbare Alkaline (RAM-) Zellen "Primärzellen". Schätze mal, die Bezeichnung bedeutet eher "ist ein Wiederaufladen vorgesehen"...
So, offenbar kommts auf die Bauweise an. Das Original ist nicht aufladbar, aber man kann es auch anders bauen...
http://www.physicsforums.com/showpost.php?s=53a61a569686d21edc37dfd0144e3b94&p=3510217&postcount=2
und warum nicht? Warum geht das dann bei Akkus?