Zink-Luft Batterie < Chemie < Naturwiss. < Vorhilfe
|
| Aufgabe | | Beschreiben sie den Aufbau und Funktion einer Zink-Luft Batterie! |
Die Zink-Luft Batterie besteht aus einer Zinkanode und einer Aktivkohlekathode. Das Elektrolyt ist Kaliumhydroxid.
An der Anode reagiert: Zn --> [mm] Zn^{2+} [/mm] + [mm] 2e^{-}
[/mm]
An der Kathode: [mm] O_{2} [/mm] + [mm] H_{2}O [/mm] --> [mm] 4OH^{-}
[/mm]
Meine Rückfragen:
1. Was bewirkt das Kaliumhydroxid und könnte man an dessen Stelle auch einfach Wasser als alkalisches Elektrolyt nehmen?
2. Wo ist das Wasser für die Kathodenreaktion in der Zink-Luft Batterie?
Vielen Dank für die Hilfe
Jesper
|
|
| |
|
Hallo,
Googlen hilft oft auch weiter, z.B. unter:
![[]](/images/popup.gif) http://de.wikipedia.org/wiki/Zink-Luft-Batterie
Dann ist deine Kathodenreaktion nicht korrekt:
[mm] O_{2} [/mm] + 2 [mm] H_{2}O [/mm] + 4 [mm] e^{-} [/mm] <--> 4 [mm] OH^{-}
[/mm]
zu 1) Wasser ist ja im eigentlichen Sinn kein Elektrolyt,
weder ein alkalischer noch ein saurer, da es in reinem Zustand elektrischen Strom sehr schlecht leitet.
Zum anderen reagiert Zink nicht in Wasser mit Wasserstoffbildung (also Oxidation und Elektronenabgabe), da sich auf der Oberfläche eine schützende und schwerlösliche Hydroxidschicht bildet. Diese schützende Hydroxidschicht kann sich in Säuren (Bildung von Zinksalzen) und in Laugen nicht ausbilden. Z. B. in Kalilauge bilden sich aus dem unlöslichen Zinkhydroxid
lösliche Zinkate nach
Zn + 2 [mm] H_{2}O [/mm] <--> [mm] Zn(OH)_{2} [/mm] + 2 [mm] e^{-} [/mm] + 2 [mm] H^{+} [/mm]
2 [mm] OH^{-} [/mm] + 2 [mm] H^{+} [/mm] <--> 2 [mm] H_{2}O
[/mm]
------------------------------------------------------
Zn + 2 [mm] OH^{-} [/mm] <--> [mm] Zn(OH)_{2} [/mm] + 2 [mm] e^{-} [/mm]
[mm] Zn(OH)_{2} [/mm] + 2 [mm] OH^{-} [/mm] <--> [mm] [Zn(OH)_{4}]^{2-}
[/mm]
D. h., an der Anode werden Hydroxidionen verbraucht, an der Kathode generiert.
zu 2) Das Wasser für die Kathodenreaktion stammt aus der
wässrigen Kaliumhydroxidlösung, also aus dem Elektrolyten. Eine erschöpfte Zink-Luft Batterie dürfte also "trocken" sein.
LG, Martinius
|
|
|
| |
|
Müsste es nicht eigentlich heißen:
[mm] Zn^{2+} [/mm] + [mm] 2H_{2}O <-->Zn(OH)_{2} [/mm] + 2 [mm] H^{+} [/mm]
und die folgenden Reaktionen auch in Ionenschreibweise, denn Zink geht ja in dem Elektrolyt in Lösung oder etwa nicht? Denn ich habe gelernt, dass Zink ein sehr hohes bestreben hat in Lösung zu gehen. Wenn das Zink nämlich nicht in Lösung gehen würde, würde ja auch gar keine Spannung erzeugt werden, da keine Ladungsdifferenz zwischen der Kohlekathode, die nur als katalysator dient, und der Zinkanode besteht!
|
|
|
| |
|
Hallo,
Du brauchst das Zinkhydroxid nicht aus Wasser und Zinkionen entstehen zu lassen, da Du in der Zelle ja bereits in stark alkalischem Milieu arbeitest, also eine sehr hohe Hydroxidionenkonzentration bereits vorhanden ist.
[mm] Zn^{2+} [/mm] + 2 [mm] OH^{-} [/mm] --> [mm] Zn(OH)_{2}
[/mm]
trägt den realen Gegebenheiten sehr viel besser Rechnung.
Zink hat in der Tat in wässrigen (sauren oder alkalischen)Lösungen einen hohen Lösungsdruck, der ja auch durch sein negatives Normalpotential von [mm] E_{0} [/mm] = - 1,285 V in alkalischer Lösung mit [mm] a_{(OH^{-})} [/mm] = 1 zum Ausdruck kommt.
LG, Martinius
|
|
|
|
