Globaler Ausblick auf den Bereich der elektrochemischen Energiespeicherung

FormalPara Didaktische Überlegung . Die Unterrichtsreihe lässt sich gut nach der von Tausch und Wachtendonk vorgeschlagenen Reihenfolge [] strukturieren (Tab. 21.1).Zum Einstieg in die Unterrichtsreihe dient ein kurzer Informationstext zur Auslaugung von oxidischen Kupfererzen mit Schwefelsäure, gefolgt von der Zementation der gewonnenen Kupfersulfat

Was ist der Unterschied zwischen elektrochemischen und thermischen energiespeicherungen?

Ein Vorteil der elektrochemischen Energiespeicherung gegenüber thermischen Prozessen ist die isotherme Prozessführung und damit die Nicht-Abhängigkeit des Umwandlungswirkungsgrads von der Carnot’schen Begrenzung (z. B. Wärmekraftmaschine). Für die Energiespeicherung in Batterien lassen sich verschiedene Kriterien für den Wirkungsgrad angeben.

Wie funktioniert die Energiespeicherung?

Die Energiespeicherung beruht auf der Umwandlung von Nickelhydroxid zum Nickeloxyhydroxid an der positiven Elektrode, bei der ein formaler Wertigkeitswechsel des Nickels von + 2 zu + 3 eintritt. An der negativen Elektrode wird beim Laden Cadmiumhydroxid (Cadmium mit der Wertigkeit + 2) zu metallischem Cadmium (Wertigkeit 0) umgewandelt.

Was ist ein elektrochemischer Energiespeicher?

sind elektrochemische Energiespeicher, in denen die Zellreaktion kontinuierlich ablaufen kann, beispielsweise Brennstoffzellen und Redox-Flow-Batterien. Elektrostatische und induktive Speicher nutzen die Energie elektrischer oder magnetischer Felder zur Speicherung.

Wie funktioniert die Energiespeicherung in wiederaufladbaren Lithiumionen-Batterien?

Die Energiespeicherung in wiederaufladbaren Lithiumionen-Batterien beruht auf der reversiblen Ein- und Auslagerung von Li-Ionen in sogenannte Aktivmaterialien durch elektrochemische Redoxreaktionen. Dies wird als Interkalation bezeichnet. Als Aktivmaterialien für die positive und negative Elektrode sind verschiedene Verbindungen möglich.

Wie berechnet man die elektrische nutzbare Energie?

Die elektrisch nutzbare Energie ergibt sich aus der freien Enthalpie (Gibbs’sche Energie) der Zellreaktion. Mit der Beziehung der Zellspannung zur freien Reaktionsenthalpie erhält man die Anbindung der elektrischen Größen an die Beziehungen der chemischen Thermodynamik:

Was sind die wesentlichen Kenngrößen der Energiespeicher?

Die wesentlichen Kenngrößen der Energiespeicher sind ihre Spannungslage und der Energieinhalt. Die Spannungslage ergibt sich aus der Differenz der Elektrodenpotenziale und somit aus der Art der eingesetzten Elektroden. Je nach betrachtetem System werden Spannungsgrenzen für den Lade- und Entladeprozess vorgegeben.