Akkumulatoren

Ein Akkumulator ist eine galvanische Zelle, deren Reaktion sich durch Elektrolyse umkehren lässt.

• Akkumulator:wiederaufladbare galvanische Zelle (Sekundärelement), kurz Akku.
• Entladen:Der Akku arbeitet als galvanische Zelle — chemische Energie wird zu elektrischer Energie.
• Laden:Eine äußere Spannungsquelle erzwingt die Rückreaktion (Elektrolyse) — elektrische Energie wird als chemische Energie gespeichert.
• Voraussetzung:Die Produkte des Entladens bleiben fest an den Elektroden und stehen beim Laden wieder bereit.
• Pole und Rollen:Die Pole bleiben gleich, aber Anode und Kathode tauschen: Beim Laden wird am Pluspol oxidiert, am Minuspol reduziert.

Die Autobatterie ist ein Bleiakku aus sechs Zellen mit je etwa \(2\,\mathrm{V}\).

• Aufbau:Minuspol Blei \(\ce{Pb}\), Pluspol Blei(IV)-oxid \(\ce{PbO2}\), Elektrolyt verdünnte Schwefelsäure.
• Minuspol (Entladen):\(\ce{Pb + SO4^2- -> PbSO4 + 2 e-}\)
• Pluspol (Entladen):\(\ce{PbO2 + SO4^2- + 4 H3O+ + 2 e-}\) \(\ce{-> PbSO4 + 6 H2O}\)
• Gesamtreaktion:\(\ce{Pb + PbO2 + 4 H3O+ + 2 SO4^2-}\) \(\ce{<=>[Entladen][Laden] 2 PbSO4 + 6 H2O}\)
• Zellspannung:\(\Delta E = 1{,}69\,\mathrm{V} - (-0{,}36\,\mathrm{V}) = 2{,}05\,\mathrm{V}\); sechs Zellen in Reihe liefern \(12\,\mathrm{V}\).
• Säuredichte:Beim Entladen wird Schwefelsäure verbraucht und Wasser gebildet — die Dichte sinkt von etwa \(1{,}28\) auf \(1{,}10\,\mathrm{g\,cm^{-3}}\); gemessen wird sie mit einem Aräometer (Senkspindel).
• Andere Akkus:Nickel-Metallhydrid-Akku (\(1{,}2\,\mathrm{V}\)), Lithium-Ionen-Akku (\(3{,}6\,\mathrm{V}\)) in Handy und E-Auto.

Entlade die Bleiakku-Zelle mit ▶ über die Lampe und lade sie danach mit dem Ladegerät wieder auf. Beobachte die Bleisulfat-Schichten, die Ionen, die Säuredichte und die Spannung.

Halte fest: Beim Entladen wachsen auf beiden Platten Bleisulfat-Schichten und die Säure wird dünner; beim Laden läuft alles rückwärts. Die Elektronen fließen dabei in entgegengesetzte Richtungen, die Pole bleiben.