Wieso verlieren Batterien ihren "Strom" wenn es doch einen Stromkreis gibt wo die
Elektronen von der Batterie wieder zur Batterie wandern?
11 Antworten
Die Elektronen fließen zurück, dass ist richtig, doch bei diesem Vorgang findet in der Batterie ein chemischer Prozess statt, der irgendwann dafür sorgt, dass keine weiteren Elektronen mehr ausgelefert werden können.
Die Voraussetzung für eine Batterie ist ja, das eine Kombination aus Chemikalien dafür sorgt, dass am einen Pol ein Elektronenmangel und am Anderen ein Elektronenüberschuss entsteht. Doch sobald der Strom fließt, findet besagte Reaktion statt.
Somit sind irgendwann alle freien Elektronen von der einen Seite auf die Andere gewandert - und die Batterie ist leer. Du kannst Dir das wie zwei Behälter vorstellen, die am Boden mit einem Rohr verbunden sind. Ist der eine Eimer voll (Elektronenüberschuss) und der andere leer (Elektronenmangel), dann fließt durch das Rohr solange Wasser, bis beide Eimer den gleichen Füllstand haben.
Verlieren tun Batterien hingegen nichts. Die Energie, die eine Batterie liefert ist ein Produkt aus Elektronenmenge und -Geschwindigkeit. Damit kann Arbeit verrictet werden (Wärme, Drehung, etc.), doch dabei geht keine Energie verloren - sie wird nur umgewandelt.
Energie kann nie verloren gehen.
Ganz einfach ausgedrückt ist elektrischer Strom eine Spannung in dem Sinne, dass dieser Strom "versucht" ein Ungleichgewicht auszugleichen. Eine geladene Batterie hat ein Ungleichgewicht zwischen Elektronenmangel am Pluspol und Elektronenüberschuss am Minuspol. Schließt man diese Batterie an einem geschlossenen Stromkreis an, so fließen die überschüssigen Elektronen vom Minuspol zum Pluspol und es findet ein Ausgleich statt. Ist dieser Ausgleich hergestellt, also gibt es weder Elektronenmangel im Pluspol noch Elektronenüberschuss im Minuspol, ist die Batterie entladen. So einfach ist das.
Eine geladene Batterie hat potenzielle Energie, die in Form von chemischer Energie gespeichert ist.
Kennst du exotherme Reaktionen aus der Chemie? So ähnlich läuft es bei der Batterie ab, nur dass man sich hier die Elektronenwanderung zwischen den Molekülen zu Nutze macht und über einen Leiter schickt.
Es lässt sich einfach an der Brennstoffzelle erklären. Hier macht man sich die Energie zunutze, die bei der Verbrennung von Wasserstoff zu Wasser entsteht. Man hat zwei Kammern, die durch eine Membran getrennt ist. In die eine kommt Wasserstoff, in die andere Sauerstoff. Die Membran kann nur von positiven Wasserstoffionen durchdrungen werden.
Normalerweise würde bei der Verbrennung von Wasserstoff, das Wasserstoffatom einfach dem Sauerstoff sein Elektron abgeben. Die Membran verhindert aber einen direkten Weg. Das Elektron muss den Weg über den Leiter machen und durch den so entstehenden Elektronenfluss, entsteht Strom. Diese Elektronenabgabe erfolgt mittels eines Katalysators. Nachdem der Wasserstoff sein Elektron abgegeben hat, das über den Leiter zum Sauerstoff wandert, ist es positiv geladen und kann so durch die Membran gelangen und sich mit dem Sauerstoff verbinden. Es entsteht Wasser. Wenn der Wasserstoff und Sauerstoff verbraucht sind, ist die Brennstoffzelle entladen.
Ähnlich jedoch mit anderen Stoffen funktioniert eine herkömmliche Batterie. Letztlich lässt sich alles aber auf Redoxreaktionen zurückführen.
Batterien sind galvanische Zellen, die Stromumwandlung passiert auf chemischen Wege. Die Elektronen wandern von einer Anode (zum Beispiel außerhalb), zu einem inneren Stab, der Kathode und gelangen von dort in den Stromkreis zum Gerät. Dort wird die Energie abgegeben.
Es gibt aber galvanische Zellen, die du wieder "aufladen" kannst, zum Beispiel Blei-Akkumulatoren.
Du musst Dir die Baterie wie Berg und Tal vorstellen.
Wenn Du den Stromkreis schließt, können die Elektronen vom Berg ins Tal "rollen". Wenn allerdings keine Elektronen mehr auf dem Berg sind, sondern alle im Tal sind, funktioniert die Batterie nicht mehr.
Deshalb wird ja auch der Strom langsam immer schwächer. Wäre es anders, würde evtl. bis zum Ende immer der gleiche Strom fließen.