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Nickel-Metallhydrid Akku: Aufbau, Vor- und Nachteile, Verwendung

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Nickel-Metallhydrid Akku: Aufbau, Vor- und Nachteile, Verwendung
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• Der Nickel-Metallhydrid-Akku ist ein wiederaufladbarer Energiespeicher.
• Er besteht aus einer negativen Metallhydrid-Elektrode und einer positiven Nickelhydroxid-Elektrode.
• Beim Entladen wird Wasserstoff oxidiert und Nickel(III)-oxidhydroxid reduziert.
• Die Gesamtspannung beträgt 1,32 V.
• NiMH-Akkus werden in vielen tragbaren Elektronikgeräten eingesetzt.

14.11.2021

817

Nickel-Metallhydrid-Akkumulator

Der Nickel-Metallhydrid-Akkumulator, auch als NiMH-Akku bekannt, ist eine wiederaufladbare Batterie, die als Energiespeicher dient. Diese Technologie wird häufig in tragbaren elektronischen Geräten eingesetzt.

Definition: Ein Nickel-Metallhydrid-Akkumulator ist ein wiederaufladbarer Energiespeicher, der auf der Reaktion zwischen Nickelhydroxid und einer Metalllegierung basiert, die Wasserstoff speichern kann.

NICKEL-METALLHYDRID-AKKUMULATOR
Was ist das? AUFBAU
Negative Elektrode: Metallhydrid (Pulver)
(Träger: Lochfolie)
Positive Elektrode: Nickel

Verwendung von Nickel-Metallhydrid-Akkus

Die Nickel-Metallhydrid Akku Verwendung ist vielfältig. Sie werden in zahlreichen tragbaren elektronischen Geräten eingesetzt, darunter:

  • Digitalkameras
  • Fernbedienungen
  • Spielzeuge
  • Taschenlampen
  • Und viele andere portable Geräte

NiMH-Akkus bieten eine gute Balance zwischen Kapazität, Lebensdauer und Kosten, was sie zu einer beliebten Wahl für viele Anwendungen macht.

Example: In Digitalkameras ermöglichen NiMH-Akkus längere Betriebszeiten im Vergleich zu herkömmlichen Alkaline-Batterien und können einfach wieder aufgeladen werden.

NICKEL-METALLHYDRID-AKKUMULATOR
Was ist das? AUFBAU
Negative Elektrode: Metallhydrid (Pulver)
(Träger: Lochfolie)
Positive Elektrode: Nickel

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Aufbau des Nickel-Metallhydrid-Akkus

Der Nickel-Metallhydrid Akku Aufbau besteht aus mehreren Komponenten:

  • Negative Elektrode: Metallhydrid (Pulver) auf einer Lochfolie als Träger
  • Positive Elektrode: Nickelhydroxid und Nickeloxidhydrat
  • Separator: Trennt die Elektroden
  • Elektrolyt: Kalilauge
  • Gehäuse mit positivem und negativem Pol
  • Dichtungen zur Abdichtung

Diese Komponenten sind in einer bestimmten Anordnung zusammengesetzt, um die Funktionalität des Akkus zu gewährleisten.

Highlight: Die negative Elektrode besteht aus einem Metallhydrid, das als Wasserstoffspeicher fungiert, während die positive Elektrode aus Nickelverbindungen besteht.

NICKEL-METALLHYDRID-AKKUMULATOR
Was ist das? AUFBAU
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(Träger: Lochfolie)
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Funktionsweise des Nickel-Metallhydrid-Akkus

Die Nickel-Metallhydrid Akku Funktionsweise basiert auf Oxidations- und Reduktionsreaktionen zwischen den Elektroden:

  1. An der negativen Elektrode (Anode) befindet sich das Metallhydrid.
  2. An der positiven Elektrode (Kathode) befindet sich Nickel(II)hydroxid.
  3. Der Elektrolyt ist Kalilauge.

Beim Entladen finden folgende Reaktionen statt:

  1. Oxidation an der Anode: MH + OH⁻ → M + H₂O + e⁻
  2. Reduktion an der Kathode: NiO(OH) + H₂O + e⁻ → Ni(OH)₂ + OH⁻
  3. Gesamtreaktion: MH + NiO(OH) → M + Ni(OH)₂

Vocabulary: Redoxreaktion - Eine chemische Reaktion, bei der gleichzeitig eine Oxidation und eine Reduktion stattfinden.

Die Nickel-Metallhydrid Akku Spannung beträgt insgesamt 1,32 V, wobei die Oxidation -0,83 V und die Reduktion +0,49 V beiträgt.

NICKEL-METALLHYDRID-AKKUMULATOR
Was ist das? AUFBAU
Negative Elektrode: Metallhydrid (Pulver)
(Träger: Lochfolie)
Positive Elektrode: Nickel

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Quellen und weiterführende Informationen

Für diesen Überblick über Nickel-Metallhydrid-Akkumulatoren wurden verschiedene zuverlässige Quellen herangezogen, darunter:

  • Wikipedia-Artikel über Nickel-Metallhydrid-Akkumulatoren und Ladeverfahren
  • Fachwebseiten wie chemie-schule.de und chemie.de
  • Elektronik-Informationsportale
  • Wissenschaftliche Videos und Bildmaterial

Diese Quellen bieten detaillierte Informationen über den Nickel-Metallhydrid Akku Aufbau, die Nickel-Metallhydrid Akku Reaktionsgleichung, und die Nickel-Metallhydrid Akku Vor- und Nachteile.

Highlight: Für ein tieferes Verständnis der Funktionsweise und Anwendungen von NiMH-Akkus empfiehlt sich die Konsultation dieser Quellen.

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Lade- und Entladeprozess

Der Lade- und Entladeprozess des Nickel-Metallhydrid-Akkus kann wie folgt beschrieben werden:

Negative Elektrode:

  • Entladen: M(H) + OH⁻ → M + H₂O + e⁻
  • Laden: M + H₂O + e⁻ → M(H) + OH⁻

Positive Elektrode:

  • Entladen: NiOOH + H₂O + e⁻ → Ni(OH)₂ + OH⁻
  • Laden: Ni(OH)₂ + OH⁻ → NiOOH + H₂O + e⁻

Beim Entladen gibt das Metallhydrid Wasserstoff ab und es entsteht Wasser. Beim Laden werden H⁺-Ionen wieder zu H reduziert und als Metallhydrid gespeichert.

Highlight: Die Reversibilität dieser Reaktionen ermöglicht das wiederholte Auf- und Entladen des Akkus.

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Negative Elektrode: Metallhydrid (Pulver)
(Träger: Lochfolie)
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Aufladen des Nickel-Metallhydrid-Akkus

Das Aufladen eines NiMH-Akkus erfordert besondere Aufmerksamkeit:

  • Es gibt verschiedene Ladeverfahren.
  • Die Ladezeit beträgt typischerweise 2-4 Stunden.
  • Die Ladezeit wird durch folgende Formel berechnet: t = C / (I * Ladewirkungsgrad), wobei C die Kapazität des Akkus und I der Ladestrom ist.

Highlight: NiMH-Akkus sind sehr empfindlich gegenüber Überladung und Tiefenentladung, was bei der Handhabung berücksichtigt werden muss.

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Zukunftsperspektiven und Forschung

Die Forschung an Nickel-Metallhydrid-Akkumulatoren konzentriert sich auf verschiedene Aspekte:

  1. Verbesserung der Energiedichte
  2. Reduzierung der Selbstentladung
  3. Erhöhung der Lebensdauer
  4. Optimierung der Ladegeschwindigkeit

Example: Neuere Forschungsansätze untersuchen die Möglichkeit, die Metallhydrid-Elektrode durch fortschrittliche Nanomaterialien zu ersetzen, um die Speicherkapazität zu erhöhen.

Trotz der zunehmenden Konkurrenz durch Lithium-Ionen-Technologien bleiben NiMH-Akkus aufgrund ihrer Sicherheit und Zuverlässigkeit in vielen Anwendungsbereichen relevant.

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• Der Nickel-Metallhydrid-Akku ist ein wiederaufladbarer Energiespeicher.
• Er besteht aus einer negativen Metallhydrid-Elektrode und einer positiven Nickelhydroxid-Elektrode.
• Beim Entladen wird Wasserstoff oxidiert und Nickel(III)-oxidhydroxid reduziert.
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Der Nickel-Metallhydrid-Akkumulator, auch als NiMH-Akku bekannt, ist eine wiederaufladbare Batterie, die als Energiespeicher dient. Diese Technologie wird häufig in tragbaren elektronischen Geräten eingesetzt.

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Die Nickel-Metallhydrid Akku Verwendung ist vielfältig. Sie werden in zahlreichen tragbaren elektronischen Geräten eingesetzt, darunter:

  • Digitalkameras
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Aufbau des Nickel-Metallhydrid-Akkus

Der Nickel-Metallhydrid Akku Aufbau besteht aus mehreren Komponenten:

  • Negative Elektrode: Metallhydrid (Pulver) auf einer Lochfolie als Träger
  • Positive Elektrode: Nickelhydroxid und Nickeloxidhydrat
  • Separator: Trennt die Elektroden
  • Elektrolyt: Kalilauge
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Die Nickel-Metallhydrid Akku Funktionsweise basiert auf Oxidations- und Reduktionsreaktionen zwischen den Elektroden:

  1. An der negativen Elektrode (Anode) befindet sich das Metallhydrid.
  2. An der positiven Elektrode (Kathode) befindet sich Nickel(II)hydroxid.
  3. Der Elektrolyt ist Kalilauge.

Beim Entladen finden folgende Reaktionen statt:

  1. Oxidation an der Anode: MH + OH⁻ → M + H₂O + e⁻
  2. Reduktion an der Kathode: NiO(OH) + H₂O + e⁻ → Ni(OH)₂ + OH⁻
  3. Gesamtreaktion: MH + NiO(OH) → M + Ni(OH)₂

Vocabulary: Redoxreaktion - Eine chemische Reaktion, bei der gleichzeitig eine Oxidation und eine Reduktion stattfinden.

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Lade- und Entladeprozess

Der Lade- und Entladeprozess des Nickel-Metallhydrid-Akkus kann wie folgt beschrieben werden:

Negative Elektrode:

  • Entladen: M(H) + OH⁻ → M + H₂O + e⁻
  • Laden: M + H₂O + e⁻ → M(H) + OH⁻

Positive Elektrode:

  • Entladen: NiOOH + H₂O + e⁻ → Ni(OH)₂ + OH⁻
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