{"id":78400,"date":"2024-01-14T13:09:07","date_gmt":"2024-01-14T13:09:07","guid":{"rendered":"https:\/\/www.electricity-magnetism.org\/blei-saeure-batterien-so-funktioniert-es\/"},"modified":"2024-01-14T16:31:13","modified_gmt":"2024-01-14T16:31:13","slug":"blei-saeure-batterien-so-funktioniert-es","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.electricity-magnetism.org\/de\/blei-saeure-batterien-so-funktioniert-es\/","title":{"rendered":"Blei-S\u00e4ure-Batterien \u2013 So funktioniert es"},"content":{"rendered":"

Blei-S\u00e4ure-Batterien – Funktionsweise<\/h2>\n

Blei-S\u00e4ure-Batterien sind sekund\u00e4re (wiederaufladbare) Batterien, die aus einem Geh\u00e4use, zwei Bleiplatten oder Plattenverb\u00e4nden, einer als positive und einer als negative Elektrode, sowie einer F\u00fcllung aus 37% Schwefels\u00e4ure (H2<\/sub>SO4<\/sub>) als Elektrolyt bestehen. Diese Batterien enthalten fl\u00fcssigen Elektrolyten in einem nicht versiegelten Beh\u00e4lter, was erfordert, dass sie aufrecht gehalten werden und der Bereich gut bel\u00fcftet ist, um eine sichere Verteilung des Wasserstoffgases zu gew\u00e4hrleisten, das sie w\u00e4hrend der \u00dcberladung produzieren. Blei-S\u00e4ure-Batterien weisen typischerweise Coulombsche Effizienzen von 85% und Energieeffizienzen in der Gr\u00f6\u00dfenordnung von 70% auf.<\/p>\n

Chemie der Blei-S\u00e4ure-Batterien<\/h2>\n

Blei und Bleioxid, die aktiven Materialien auf den Platten der Batterie, reagieren mit Schwefels\u00e4ure im Elektrolyt, um Bleisulfat zu bilden. Das Bleisulfat bildet sich zun\u00e4chst in einem fein verteilten, amorphen Zustand und kehrt leicht zu Blei, Bleioxid und Schwefels\u00e4ure zur\u00fcck, wenn die Batterie aufgeladen wird.<\/p>\n

Prinzip der Blei-S\u00e4ure-Batterie<\/h2>\n

Das Funktionsprinzip der Blei-S\u00e4ure-Batterie kann durch die chemischen Prozesse illustriert werden, die w\u00e4hrend des Ladens und Entladens stattfinden. W\u00e4hrend der Entladung findet am Anoden der Prozess Pb + SO4<\/sub>2-<\/sup> \u2192 PbSO4<\/sub> + 2e–<\/sup> statt. Blei wird mit dem Elektrolyten zu Bleisulfat oxidiert, wobei zwei Elektronen freigesetzt werden. Bleisulfat bildet sich auch an der Kathode durch: PbO2<\/sub> + SO4<\/sub>2-<\/sup> + 4H+<\/sup> + 2e–<\/sup> \u2192 PbSO4<\/sub> + 2H2<\/sub>O. In dieser Reaktion findet jedoch eine Reduktion von Bleioxid statt. Das gebildete Bleisulfat lagert sich als Beschichtung auf den Elektroden und in gewissem Ma\u00dfe auch auf dem Boden des Geh\u00e4uses ab.<\/p>\n

Da Schwefels\u00e4ure w\u00e4hrend des Entladeprozesses verbraucht wird, kann der Ladezustand (SoC) durch Messen der Dichte des Elektrolyten bestimmt werden. Beim Laden laufen die Prozesse in umgekehrter Richtung ab, sodass das w\u00e4hrend des Entladens gebildete Bleisulfat zu Blei und reduziertem Bleioxid oxidiert wird. Wird das Bleisulfat vollst\u00e4ndig verbraucht und der Ladevorgang nicht gestoppt, beginnt die Elektrolyse des Elektrolyten.<\/p>\n

\u00dcberladung und Gasbildung<\/h2>\n

Eine \u00dcberladung mit hohen Ladespannungen erzeugt Sauerstoff- und Wasserstoffgas durch Elektrolyse von Wasser, das aufsteigt und verloren geht. Versiegelte Batterien haben Katalysatoren (Pd, Pt) \u00fcber dem Ventil, wo das Knallgas zu Wasser rekombinieren kann. Die resultierende Zellspannung kann aus der galvanischen Reihe abgeleitet werden. Die Gesamtspannung der Redoxreaktion betr\u00e4gt somit: E0<\/sub> = 1,68V – (-0,36V) = 2,04V.<\/p>\n

\"Lead-acid<\/p>\n

\n Original Article<\/a>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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