18.8
Batterijen zijn volta cellen die worden gebruikt als draagbare elektrische bronnen. Ze worden onderverdeeld in primaire of niet-oplaadbare en secundaire of oplaadbare batterijen. De gemeenschappelijke primaire batterij is de droge cel.
Het bevat een zinkomhulsel als anode en een grafietkathode ondergedompeld in een vochtige, zure elektrolytpasta van mangaan(IV)oxide en ammoniumchloride. Het zink oxideert tot zinkchloride en mangaan(IV)oxide reduceert tot vast mangaan(III)oxide en genereert een potentiaal van 1, 5 volt. Bij gebruik raken de elektroden uitgeput, waardoor droge cellen batterijen voor eenmalig gebruik zijn.
Alkalinebatterijen lijken hierop, maar gebruiken een alkalische elektrolyt om hun houdbaarheid en levensduur te verlengen. Loodzuurbatterijen zijn secundaire batterijen die voornamelijk in auto's worden gebruikt. Deze hebben doorgaans zes elektrochemische cellen die in serie zijn geschakeld en een totaal potentiaal van 12 volt genereren.
Elke cel heeft een loden anode en een loodoxidekathode ondergedompeld in zwavelzuur. Tijdens het ontladen zetten de redoxreacties vast loodsulfaat af op beide elektroden, die tijdens het opladen weer worden omgezet met behulp van een externe stroombron. Oplaadbare nikkel-cadmiumbatterijen bevatten een nikkeloxyhydroxidekathode, een cadmiumanode en een kaliumhydroxide-elektrolyt.
Bij gebruik oxideert de anode tot vast cadmiumhydroxide en de kathode reduceert tot vast nikkelhydroxide, waardoor een celpotentiaal van 1, 3 volt wordt gegenereerd. De giftigheid van cadmium stimuleert echter de vervanging van nikkel-cadmiumbatterijen door milieuvriendelijke nikkel-metaalhydride-batterijen. Hier blijft de kathode hetzelfde, maar de anode is een waterstofabsorberende legering.
De anodische reactie omvat de vorming van water uit waterstof. Lithium-ionbatterijen zijn de nieuwste secundaire batterijen. Lichtgewicht lithiummetaal maakt deze batterijen draagbaar met een hoge energiedichtheid.
Een lithium-ionbatterij bevat een anode van gelithieerd grafiet en een kathode van lithiumovergangsmetaaloxide. Wanneer geladen, wordt het overgangsmetaal geoxideerd, terwijl lithiumionen worden opgenomen tussen de anodische grafietlagen. Bij ontlading stromen lithiumionen van de anode naar de kathode en genereren een potentiaal van 3, 7 volt.
Ten slotte zijn brandstofcellen volta cellen die een continue externe toevoer van redoxreactanten nodig hebben voor energieproductie. Een typische waterstof-brandstofcel gebruikt waterstof en zuurstof uit de lucht om een stroom op te wekken terwijl ze water uitstoten. Grafietelektroden bevatten op platina gebaseerde katalysatoren om de redoxreactie te versnellen.
Een batterij is een galvanische cel die wordt gebruikt als elektrische energiebron voor specifieke toepassingen. Moderne batterijen bestaan in een gro…
Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.