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Die Chemie in der Batterie

Wenn man etwas über die elektrochemischen Reaktionen lernen will, die man benötigt, um eine Batterie herzustellen, dann kann man zuhause ein einfaches Experiment machen: Um das Experiment durchzuführen benötigt man ein Volt-Ohm-Meter, das man im Electronikhandel für etwa 15 € kaufen kann. Vergewissern Sie sich, das das Gerät sehr geringen Strom messen kann (im Bereich von 5 bis 10 Milliampère). Dann können Sie genau beobachten, wie sich Ihre Batterie verhält.

Die erste Batterie wurde um 1800 von Alessandro Volta gebaut. Um diese Batterie zu bauen, machte er einen Stapel von unterschiedlichen Schichten aus Zink, Fließpapier, das mit Salzwasser getränkt war und Silber.

 

Diese Anordnung bezeichnete man als "Voltischen Stapel". Das obere und untere Ende des Stapels muss jeweils aus verschiedenen Metallen bestehen. Wenn Sie nun die beiden Sensoren des Messgerätes jeweils an das obere und untere Ende des Stapels halten, dann können Sie ein Spannung und einen Strom messen. Den Stapel können Sie so gross machen wie Sie wollen und jede Schicht wird die Spannung um einen festen Betrag erhöhen. Sie können Ihren eigenen Voltaischen Stapel bauen, indem sie Münzen und Papiertücher verwenden. Lösen Sie Salz in Wasser bis die Lösung gesättigt ist (sich neu hinzukommendes Salz am Boden des Gefässes absetzt) und tränken das Papiertuch damit. Bauen Sie einen Stapel, indem Sie Pfennige, 50-Pfg.-Münzen und Papiertücher abwechselnd aufeinander fügen. Messen Sie die Spannung und den Strom. Versuchen Sie es auch mit anderen Metallen und prüfen Sie das Ergebnis. Jede Kombination wird eine etwas andere Spannung und einen anderen Strom erzeugen.

 

Für ein anderes einfaches Experiment, das Sie ausprobieren können, benötigen Sie ein paar kleinere Glasgefässe wie sie für Baby-Nahrung verwendet werden, eine schwache Säure, einen Draht und Nägel. Füllen Sie  das Gläschen mit Zitronensaft oder Essig (schwache Säuren) und tun Sie einen Nagel und ein Stück Kupferdraht so hinein, dass sie sich nicht berühren. Versuchen Sie es mit verzinkten Nägeln und mit Eisennägeln. Dann messen Sie Spannung und Strom, indem Sie die Sensoren des Messgerätes jeweils an den Draht und den Nagel halten. Sie können den Zitronensaft auch durch Salzwasser ersetzen und werden unterschiedliche Effekte auf Spannung und Strom feststellen.

 

Um 1800, vor der Einführung des elektrischen Generators (dieser wurde erst Ende des 19. Jahrhunderts erfunden), waren Naß-Primär-Zellen sehr verbreitet, um damit Telegraphen und Türklingeln zu betreiben. Diese Naß-Primär-Zellen bestanden aus einer Kupfer- und einer Zinkplatte und Kupfer- und Zinksulfat. Um die Zelle zu fertigen wird die Kupferplatte auf dem Boden eines Glassgefässes gelegt. Das Gefäss wird dann halb mit Kupfersulfat-Lösung gefüllt. Dann wird eine Zinkplatte in das Gefäss gehängt . Eine Zinksulfat-Lösung wird dann sehr vorsichtig in das Gefäss gefüllt. Kupfersulfat ist dichter und damit schwerer als Zinksulfat, also bleibt es am Boden des Gefässes, während das Zinksulfat darüber "schwimmt". Klar, dass diese Anordnung für ein Blitzlicht nicht sehr gut funktionieren würde, aber es funktioniert gut für stationäre Anwendungen. Wenn Sie Zugang zu den Materialien haben, dann können Sie versuchen, Ihre eigene Daniell-Zelle zu bauen. Allerdings verursachen diese Zellen unangenehm riechende Dämpfe, die auch gesundheitschädlich sein können!

 
 

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