Versuch 4 : Eisen–Nickel–Akku
Zeitbedarf
15 – 20 Minuten
Gefahrenklassen nach GHS
Kaliumhydroxid–Lösung (15 %) : Ätz–/ Reizwirkung auf die Haut, Kategorie 1A, Akute Toxizität, Kategorie 4
Durchführung
Eine Elektrolysezelle oder ein Becherglas werden zu etwa zwei Dritteln mit 15 %–iger Kaliumhydroxid–Lösung gefüllt. Eine Eisenelektrode und eine Nickelektrode werden in das Gefäß gehängt. Die Elektroden werden erst über ein Spannungsmessgerät, dann über einen kleinen Motor miteinander verbunden. Wir haben eine Spannung von ca. 0,4 V gemessen, der Motor dreht sich nicht.
Nun werden die Elektroden mit einer Spannungsquelle verbunden. Die Eisenelektrode wird als Minuspol geschaltet. Die Spannung wird so weit erhöht, bis an den Elektroden eine deutlich sichtbare Gasentwicklung stattfindet. Diese Spannung wird etwa 2 Minuten beibehalten.
Anschließend werden die Elektroden wieder erst über das Spannungsmessgerät, dann über den Motor miteinander verbunden. Jetzt haben wir eine Spannung von ca. 1,0 V gemessen, und der Motor dreht sich etwa 10 Sekunden.
Hinweis
Es ist darauf zu achten, dass die Elektroden eine möglichst große Oberfläche haben. Für den Versuch stand ein feinmaschiges Nickelnetz, aber nur ein sehr grobes Eisennetz zur Verfügung. Entsprechend drehte sich der Motor nur etwa 10 Sekunden, dann war der Akku entladen.
In einem Vorversuch wurden Eisen– und Nickelbleche von 76 x 40 mm Größe benutzt. Dabei drehte sich der Motor kaum länger als eine Sekunde.
Die Spannungen sind bei diesem einfachen Versuch nicht reproduzierbar, sondern hängen von der Vorgeschichte der Elektroden ab.
Bilder
Bild 1 : Solche Elektroden standen zur Verfügung.
Links die Nickelelektrode, rechts die Eisenelektrode.
Bild 2 : Der Akku ist noch nicht geladen.
Er zeigt eine Spannung von 0,4 Volt.
Der Motor dreht sich noch nicht.
Bild 3 : Der Akku wird geladen.
Bild 4 :
Der Motor dreht sich.
Bild 5 : Die Spannung beträgt 1,0 V.
Reaktion
Am Eisen–Nickel–Akku laufen folgende Reaktionen ab :
Laden
2 Ni(OH)2 + 2 OH– → 2 NiO(OH) + 2 H2O + 2 e–
Fe(OH)2 + 2 e– → Fe + 2 OH–
Entladen : genau umgekehrt
Geschichte
Der Eisen–Nickel–Akku wurde von dem bekannten amerikanischen Erfinder Thomas Alva Edison und fast gleichzeitig vom Schweden Waldemar Jungner entwickelt. Erste Patente wurden im Jahr 1901 erteilt, die Serienreife wurde 1908 erreicht. Ein jahrelanger Prioritätsstreit folgte.
Technisch wie chemisch ist der Eisen–Nickel–Akku dem Nickel–Cadmium–Akku sehr ähnlich, der heute noch weit verbeitet ist. Auch der Nickel–Cadmium–Akku wurde von Edison und Jungner fast gleichzeitig um 1909 entwickelt, jedoch hatte hier Jungner die Nase vorn.
Infobereich
Bilder 1, 2, 3, 4 und 5 : Lizenz CC–BY–SA–4.0. Bildnachweis und Lizenzinfo.
Die übrigen Bilder dieser Seite (GHS–Gefahrensymbole) : Bildnachweis und Lizenzinfo.
Text : Lizenz CC–BY–SA–4.0. Lizenzinfo.
| Zum Seitenanfang | |||
| Zum Versuch selbstentzündliches Eisen | |||
| Zum Versuch Fingerabdrücke | |||
| | |||
| Zum Überblick Versuche | |||
| | |||
| Zur Startseite | |||
| | |||
Impressum Datenschutzerklärung