97Redoxreaktionen – Elektrochemie ERW EITERUNG·VERTIEFUNG·ANW ENDUNG + + Schutzfolie Kohle-Elektrode Kalilauge Isoliermasse Pappe mit Elektrolyten Zink Luft Luft _ _ Moderne Batterien Die Silberoxid-Zink-Zelle Dieser Batterietyp (B3) wird vor allem zum Betreiben von Armbanduhren verwendet. Bei ihm wird der Potenzialunterschied der Redoxpaare Zn/Zn2+ und Ag/Ag+ ausgenutzt, der eine Nennspannung von 1,55 V liefert. Als Anode (Minuspol) fungiert Zink, das wie bei der Alkali-Mangan-Batterie als Pulver eingesetzt wird, die Kathode (Pluspol) bildet Silberoxid (B3). Der Elektrolyt ist Kalilauge, mit der ein saugfähiger Elektrolytträger getränkt ist. Bei Stromentnahme laufen in der Zelle vereinfacht folgende Elektrodenreaktionen ab: Minuspol: Zn(s) Zn2+(aq) + 2 e– Pluspol: Ag2O(s) + H2O(l) + 2 e– 2 Ag(s) + 2 OH–(aq) Aufgaben A1 Formulieren Sie die an den Elektroden einer Lithium-Mangan-Zelle ablaufenden Reaktionen. A2 Nennen Sie Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen den auf dieser Doppelseite beschriebenen Batterie typen. A3 Formulieren Sie die Zellendiagramme für die Batterien von dieser Seite. A4 Erstellen Sie nach dem Muster von S. 164, 165 eine Concept Map mit dem Zentralbegriff „Elektrochemische Energiequellen“. Die Zink-Luft-Zelle Dieser Batterietyp nutzt den in der Luft vorhandenen Sauerstoff als Oxidationsmittel für Zink. Anstelle von Braunstein ist das Material der positiven Elektrode Aktivkohle, die an ihrer großen Oberfläche Sauerstoff adsorbiert. Über eine Öffnung, die die Aktivkohleschicht mit der Umgebung verbindet, kann Sauerstoff aus der Luft nachströmen. Die Zink-Luft-Zelle mit einer Nennspannung von 1,4 V wird häufig in Hörgeräten eingesetzt. Sie kann als „Instant-Power-Ladeset“ auch zum Aufladen von Handy-Akkus genutzt werden. Allerdings ist die Zink-Luft-Zelle selbst nicht wiederaufladbar. Versuch V1 (Schutzbrille!) Modellversuch zur Zink-Luft-Zelle Tauchen Sie in ein Becherglas mit Kalilauge*, c = 6 mol/L, ein Zinkblech und eine Graphit-Elektrode. Verbinden Sie beide Elektroden mit einem Gleichspannungsmessgerät. Mit der Zelle lässt sich ein kleiner Elektromotor stundenlang betreiben. Auswertung a) Formulieren Sie die Reaktionsgleichungen, die in der Zink-Luft-Zelle bei Stromentnahme ablaufen. b) Überprüfen Sie experimentell, ob Ihre bei a) formulierte Reaktionsgleichung am Pluspol zutrifft. B3 Aufbau einer Silberoxid-Zink-Knopfzelle B4 Zink-Luft-Zelle (Zink-Luft-Batterie). A: Begründen Sie, warum man die Schutzfolie erst unmittelbar vor dem Gebrauch abziehen sollte. 3377_01_01_2012_Kap2_058_123 23.09.14 06:27 Seite 97 Nu r z u Pr üf zw ec ke Ei g nt um d es C .C . B uc hn er V er la gs