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-> elektrische enelgie Batterien = Primärzellen: Sie sind nicht wiederaufladbar, sondern nur entladbar (Nutzung der freiwerdenden, elektrischen Energie) > Galvanisches Element Akkumulatoren (kurz: Akkus) = Sekundärzellen: Sie sind entladbar und wieder aufladbar! → Galvanisches Element -> Elektrolyse -Zelle chemische <> elektrische energie Akkumulatoren (Alelus) sind wiederaufladbare galvanische zellen. Beim Laden werden durch Anlegen einer äußeren Spannung die Reaktionen umgekehrt, die beim Entladen ablowfen. Der Entladevorgang entspricht dem Fotletionsprinzip der galvanischen Zelle. Es wird chemische Energie in elektrische Energie umgewandet. Der Ladevorging entspricht dem Funktionsprinzip der Elektrolyse - Zelle, Es wird elektrische Energie in chemische Energie umgewandelt gespeichert. und отдела GGG (Chemie) | OpA 0 0/ Batterien und Akkus – Der Blei-Akku Batterien haben den Nachteil, dass sie nach dem Gebrauch nicht wieder aufgeladen werden können. Dies ist bei Akkumulatoren, kurz Akkus, anders: Durch Anlegen einer äußeren Spannung lassen sich die für die Erzeugung von Strom genutzten Reaktionen wieder umkehren. Der Blei-Akkumulator oder kurz Blei-Akku gehört zu den ältesten Akkumulatoren, die heute noch verwendet werden. Bekannt ist er als Autobatterie, die den Anlasser des Motors beim Starten mit Strom versorgt. Der Blei-Akku ist ein zusammengesetzter Akku, da er aus mehreren Zellen besteht, in denen die Strom liefernde Reaktion abläuft. Jede Zelle liefert eine Spannung von etwa 2 V. Heute üblich sind Akkumulatoren mit 12 V im Pkw oder 24 V im Lkw, seltener sind Akkus mit 6 Volt für ältere Pkw oder Motorräder. Außer im Kraftfahrzeug werden Blei-Akkus zur Notstromversorgung eingesetzt, um die Zeit zwischen dem Stromausfall und dem Anlaufen der Notstromaggregate zu überbrücken. Dazu werden mehrere hundert Akku-Zellen parallel und in Reihe geschaltet, um die notwendigen Stromstärken und Spannungen zu erhalten. Die Strom liefernde Reaktion im Blei-Akku kann durch folgende Reaktionsgleichung beschrieben werden: 0 0 0 0 0 0.0 0 0 0 00 00 00 00 00 0 0 0 00 000, Aufladen Pb so²- Pb2+ Pb Pb Pb Pb + PbO2 (s) (s) Pb-Elektroden (So²- (So²- |E2 - Batterien und Akkus | +4 H* +2 SO (aq) PbO₂ 2013 Schroedel, Braunschweig so²- Pb2+ Pb4+ 0²- 2- (aq) → 2 PbSO4 (s) + 2 H₂O (1) O 000 00 00⁰0⁰00000⁰0⁰0⁰000⁰0 000 000 000 00⁰ Entladen PbSO4 SO²- Pb Pb2+ so2- Pb-Elektroden (so²- (H+ (so²- (H+ H H (H+ H Datum 17.05.2021 O PbSO4 (so²- Pb2+ Pb4+ 0²- e e Aufgabe 1: Geben Sie den Namen und die Formel der Säure an, die sich im Blei-Akku befindet. Beschreiben Sie ihre Fur on im Akku. Aufgabe 2: a) Formulieren Sie mithilfe der Abbildungen für die am Minuspol und am Pluspol beim Entladen und beim Laden ablaufenden Reaktionen als Teilreaktionsgleichungen. Erklären Sie an dem Beispiel die Umkehrbarkeit von chemischen Reaktionen. b) Beschreiben Sie, wie sich die Konzentration der Schwefelsäure beim Entladen und beim Laden verändert. Ein Blei- Akku kann nur funktionieren, wall wasserstoff gegenüber dem Metall Blei eine nohe überspannung hat. Der Blei-Akku 1.) Im Blei - Akku befindet sich eine (37-prozentige) Schwelllsäure. Diese hat die Formel H₂ Soy. Die Schwefelsäure liefert während der Leistungsabgabe die nötigen Sutfat-lonen für die Umwandlung beider Pole bis sie im entradenen Zustand beidseitig aus Blaisutdat (PbSO4) bestehen. Bei der Entladung wird die Schwefelsäure verbraucht und es entsteht Wasser. Daher kann man über die Konzentration der Schwefelsäure im Elektrolyt den Ladezustand erbarmen. Beim Laden laufen die Prozesse dann in umgekehrter Richtung ab, bis der Ausgangszustand wieder erreicht wird. ✓ => Schwefelsäure = Elektrolyt → Blei-ionen (Pb²+) balden mit den Sulfat-lonen (504 ²) einen schwer löslichen Wiederschlag (PbSO4) 2.)a) Entladen: Pb + 2H₂ SOy + Pb O₂ → 2 PbSOy + 2 H₂O 2- Minuspol, Anode, Oxidation: Pb + SO4²- → PbSO4 + 2e- 17.05.2021 2- Pluspol, Kathode, Reduktion: PbO₂ + 4H+ + SO4² +2e →> PbSO4 + 2H₂O Aufladen: 2 PbSO4 + 2 th₂O → Pb + 2 H₂ SO 4 + Pb Oz 2- -> Minuspol, Kathode, Oxidation PbSOy + 2e → Pb + SO4²- Pluspol, Anade, Reduktion: PbSO4 + 2H6₂0 -> 2PbO₂ + 4H+ +504 ²- +2é : b.) Beim Entladen bleibt das Volumen der Elektrolytlösung konstant, jedoch nimmt die stoffmenge an Schwefelsäure und somit die Masse an schwerelsäure ab. Folglich wird die Dichte der Schwefelsäure geringer. Beim Laden nimmt die Konzentration der Schwefelsäure und damit ihre Dichte wieder zu.