Funktionsweise eines Bleiakkumulators
Einleitung
- Ein Bleiakkumulator ist eine galvanische Zelle.
- Besteht aus einer Elektrolytlösung und zwei Metallen.
- Energie wird durch eine Redoxreaktion erzeugt.
- Elektronen werden von einem unedlen zu einem edlen Stoff übertragen.
- Dies erzeugt eine Spannung, die elektromotorische Kraft (EMK) oder Quellspannung genannt wird.
Aufbau
- Zwei Elektroden: Blei und Bleioxid.
- Elektrolytlösung: Schwefelsäure, die in Wasserstoff- und Sulfationen aufgeteilt ist.
Funktionsweise
- Oxidation an der Bleielektrode:
- Blei (Pb) gibt zwei Elektronen ab und wird zu Pb²⁺.
- Pb²⁺ verbindet sich mit Sulfat zu Bleisulfat (PbSO₄).
- Elektronen bleiben auf der Elektrode haften.
- Reduktion an der Bleioxid-Elektrode:
- Bleioxid (PbO₂) teilt sich in Pb⁴⁺ und O₂.
- Pb⁴⁺ nimmt zwei Elektronen auf und wird zu Pb²⁺.
- Pb²⁺ geht in die Lösung über und verbindet sich zu Bleisulfat.
- O₂ verbindet sich mit Wasserstoff zu Wasser, das in die Lösung übergeht.
Ladung und Entladung
- Bei der Entladung entstehen Wasser und Bleisulfat, während Schwefelsäure verbraucht wird.
- Beim Aufladen kehrt sich der Prozess um: Aus Wasser und Bleisulfat entstehen wieder Schwefelsäure, Wasserstoff, Elektronen und Bleioxid.
Anwendungen
- Startbatterien in Kraftfahrzeugen.
- Energiespeicher in Elektrofahrzeugen.
- Auf Grund der Größe und des Gewichts als Ballast in Gabelstaplern genutzt.
Energiedichte
- Energiedichte: 0,11 mJ/kg, vergleichbar mit typischen Akkumulatoren in ähnlichen Anwendungen.
Diese Notizen fassen die wesentliche Funktionsweise und Anwendungen von Bleiakkumulatoren zusammen, wie sie in der Vorlesung behandelt wurden.