➔ Exkurs 63EX K U R S B1 Galvanis Froschschenkelversuche Aufgaben A1 Informiere dich in einem Biologiebuch oder im Internet über die Erzeugung elektrischer Spannungen in Nervenzellen. A2 Informiere dich (Physikbuch oder Internet) über das Dynamoprinzip. Warum nahm mit der Entdeckung des Dynamoprinzips der Erfolg der Elektrotechnik seinen Anfang? A3 Warum spielen die galvanischen Zellen in der Stromversorgung trotz der Elektrizitätswerke auch heute noch eine große Rolle? B2 Voltasche Säule. Da Volta die einzelnen Zellen übereinanderstapelte, nannte er die Anordnung „Säule“. Später einigte man sich für die Kom bina tion mehrere galvanischer Zellen zur Erhöhung der Spannung bzw. des Stroms auf die Bezeichnung „Batterie“, in Anlehnung an die Artillerie, die auch ei ne Vielzahl von Geschützen zur Erhö hung der Wirkung in Batterien zusammenfasst. Kleine Geschichte der galvanischen Zellen L. Galvani (1737–1798), ein italienischer Mediziner, führte gegen Ende des 18. Jahrhunderts Experimente durch, die sich für die Entwicklung der Naturforschung als bahnbrechend erwiesen. Er experimentierte mit Fröschen. Er legte deren Rückenmark und die damit durch Nerven verbundenen Beinmuskel frei. Bei seinen Untersuchungen beobachtete er Er staunliches: Die Froschschenkel zuckten immer dann zusammen, wenn sie mit zwei verschiedenen Metallen berührt wurden (B1). Galvani ahnte nicht, dass er damit das Prinzip einer Batterie gefunden hatte! Er glaubte stattdessen, dass die Elektrizität aus dem Froschschenkel kommen müsste, und veröffentlichte im Jahr 1791 eine Zusammenfassung über die tierische Elektrizität. Der italienische Physiker Alessandro Volta (1745–1827) deutete ein Jahr später die Muskelreaktion richtig als Folge einer elektrischen Spannung, die immer dann entsteht, wenn zwei verschiedene Metalle in Lösungen, die Ionen enthalten (wie eben eine Gewebsflüssigkeit), getaucht werden. Die „tierische Elektrizität“ ist also in Wirklichkeit „gewöhnliche“ Elektrizität, die Volta als „metallische Elektrizität“ bezeichnete. Er nahm an, dass die elektrische Spannung einer galvanischen Zelle letztlich an der Berührungsstelle zweier verschiedener Metalle entsteht (Berührungselektrizität). Im Jahr 1797 erkannte der deutsche Physiker J. W. Ritter (1776–1810), dass eine galvanische Zelle nicht ohne Feuchtigkeit auskommt und Elektrizität und chemischer Vorgang zusammenhängen. Ritter gilt daher als Begründer der Elektrochemie, der Wissenschaft von der Wechselwirkung zwischen stofflicher Veränderung und elektrischer Energie. Die „Zwei-Metall-Hypothese“ hinderte Volta nicht an der Entwicklung der ersten funktionsfähigen Batterie, der Voltaschen Säule (B2), im Jahr 1800. Sie bestand aus 20 und mehr übereinander geschichteten Plattenpaaren von Kupfer und Zink, die jeweils durch eine mit verdünnter Schwefelsäure getränkte Filzscheibe getrennt waren. Dabei wurde eine Spannung von 100 V und mehr erreicht. Volta hatte das entscheidende Hilfsmittel zur Bereitstellung starker elektrischer Gleichströme gefunden, die damals ungeheures Aufsehen erregten und eine wichtige Rolle bei der Weiterentwicklung von Forschung und Technik spielten. Heute hat die Voltasche Säule nur noch historische Bedeutung, weil die Spannung während des Betriebs sinkt und die Zinkplatten sich in der Schwefelsäure-Lösung ziemlich rasch zersetzen. Das Prinzip der Brennstoffzelle wurde im Jahr 1839 durch William Robert Groves (1811–1896), einem englischen Richter entdeckt, aber nicht weiterentwickelt. Die erste brauchbare, wieder aufladbare galvanische Zelle wurde im Jahr 1859 von dem französischen Physiker Gaston Planté (1834–1889) vorgestellt: der Bleiakkumulator. Im Jahr 1868 entwickelte der französische Chemiker Georges Leclanché (1839–1882) die nach ihm benannte Zelle. Sie ist die älteste Batterie auf dem Markt und macht heute mengenmäßig immer noch die Hälfte aller nicht wieder aufladbarer Zellen aus. N u r zu P rü fz w e c k e n E ig e tu m d e s C .C B u c h n e r V e rl a g s