WANDERAUSSTELLUNG ANTRIEB ZUKUNFT - Phaeno

Infoboxen
Oxidation
Die Zinkbausteine werden oxidiert und gehen als positiv
geladene Teilchen in die Lösung über: Dabei gibt die Zinkelektrode
negative Ladungen ab – die Elektronen. Diese können
elektrische Arbeit über den äußeren Stromkreis verrichten, der
elektrischen Verbindung zwischen den beiden Metallen. Weil
das Zink dabei aber so viel positive Ladung „verschenkt“, lädt
sich der Nagel negativ auf.
Reduktion
Der Kupfernagel sammelt über den äußeren Stromkreis
dagegen ständig Elektronen ein. Die positiv geladenen
Säureprotonen im Zitronensaft ziehen diese Elektronen an und
neutralisieren sie zu Wasserstoff, der entweicht. Das Kupfer
lädt sich dabei positiv auf und die Säure wird bei diesem
Aufladevorgang „verbraucht“.
Ladungstausch
Die beiden verschiedenen Ladungen wollen sich ausgleichen.
Wird außen ein Verbraucher angeschlossen, zum Beispiel eine
Glühlampe, wandern Elektronen über diese Brücke vom Zinkzum
Kupfernagel – vom Minus- zum Pluspol. In der Zitrone
wandern dagegen positive Ladungen: Ionen aus dem Zink in
den Elektrolyten und dessen Protonen zum Kupfer.
Die Bausteine
Ohne äußeren Verbraucher sind die Ladungen im Gleichgewicht.
Der Kupferdraht ist „satt“ an Elektronen, der Zinknagel
liefert keine neuen nach – bis der Schalter kippt: Ein äußeres
Gerät zieht Energie ab. Die chemische Reaktion kommt in
Gang. Sie läuft und läuft und läuft – bis man ausschaltet oder
bis der Zinknagel aufgelöst ist beziehungsweise die Protonen
verbraucht sind.
So laden sie auf
Geht das Ganze auch umgekehrt? Kann man von außen
neue Energie in die Batterie bringen? Das geht – zumindest
bei speziellen Batterien. Elektrolyse heißt dieser umgekehrte
Prozess. Dabei zwingt ein äußerer elektrischer Strom die
Entladungsreaktionen in die Gegenrichtung. Bei der Zitronenbatterie
allerdings ist nach einmal Entladen Schluss.
Infoboxen
Anode
Auf Griechisch sind an der Anode negative Ladungen wörtlich
„nach oben unterwegs“: Der Zinkpol leitet negative Ladung
nach außen ab – und gibt zugleich positiv geladene Zink-Ionen
die Elektrolytlösung nach.
Kathode
An der Kathode „steigen“ griechisch wörtlich Elektronen „hinab“:
Der Kupferpol nimmt negative Ladungen von außen auf
und gibt sie wieder zurück an die Protonen, an die positiven
Teilchen in der Batterieflüssigkeit.
Elektrolyt
Fachleute nennen eine Flüssigkeit mit frei beweglichen
Ladungen Elektrolyt. In reinem Wasser sind keine Ladungen
unterwegs: Reines Wasser leitet nicht. Das tut es erst, wenn
darin Stoffe gelöst sind: beim Zitronensaft die positiv geladenen
Teilchen der Säure, die Protonen.
Separator
Der Separator trennt die beiden Pole, damit es in der Batterie
keinen „Kurzen“ gibt. Elektronen kommen nicht durch,
positive Ladungen, die Ionen, aber schon. Die Zitrusbatterie
hat gleich mehrere Separatoren: die Häutchen zwischen den
Fruchtfleischkammern.
16 Exponat 3 - Geschichte und Grundlagen der Batterie