Teil 11: Wie Funktioniert eine Batterie
Eine Batterie wandelt chemische Energie in elektrische Energie um. Hier ist eine grundlegende Erklärung, wie eine typische alkalische Batterie funktioniert:
1. **Aufbau:** Eine Batterie besteht aus zwei unterschiedlichen elektrochemischen Materialien, die als Anode und Kathode bezeichnet werden, sowie einem Elektrolyten, der die beiden Materialien elektrisch verbindet. Diese Materialien sind in der Regel in einer Zelle oder mehreren Zellen angeordnet, je nach Batterietyp.
2. **Redoxreaktion:** Die elektrochemischen Materialien in der Anode und Kathode reagieren miteinander in einer sogenannten Redoxreaktion (Reduktion-Oxidation). In einer alkalischen Batterie enthält die Anode oft Zink, und die Kathode besteht aus Mangandioxid.
3. **Elektronenfluss:** Während der Redoxreaktion werden Elektronen von der Anode zur Kathode freigesetzt. Diese Elektronen können nicht direkt durch den Elektrolyten fließen.
4. **Elektronenweg:** Um die Elektronen von der Anode zur Kathode fließen zu lassen, wird ein äußerer elektrischer Leiter, oft aus einem Draht, an die Anode und Kathode angeschlossen. Der Elektronenfluss durch diesen äußeren Leiter erzeugt einen elektrischen Strom, der genutzt werden kann, um elektrische Geräte zu betreiben.
5. **Ionenaustausch:** Während die Elektronen durch den äußeren Leiter fließen, finden im Elektrolyten Ionenaustauschreaktionen statt, um die elektrochemische Reaktion aufrechtzuerhalten.
Die Reaktionen in der Batterie dauern nur eine begrenzte Zeit, da eines der elektrochemischen Materialien (z. B. Zink in einer Zink-Kohle-Batterie) aufgebraucht wird. Wenn die chemische Reaktion nicht mehr stattfindet, ist die Batterie erschöpft und muss ersetzt werden.
Es gibt verschiedene Arten von Batterien mit unterschiedlichen elektrochemischen Materialien, aber das Grundprinzip der Umwandlung von chemischer in elektrische Energie bleibt ähnlich.
