Leerdoelen
•Algemene begrippen
•Hoe een staafbatterij werkt
•Hoe een autoaccu werkt
In dit artikel gaan we dieper in op de werking van een staafbatterij en een loodaccu, ook wel een oplaadbare accu genoemd. We bespreken de werking van deze energiebronnen, de gebruikte materialen en de chemische reacties die plaatsvinden.
Algemene begrippen
Elektrode
De elektrode is de plaats waar de chemische reacties plaatsvinden en is verdeeld in een pluspool en een minpool.
•Pluspool: Waar de oxidator aanwezig is.
•Minpool: Waar de reductor aanwezig is.
Zoutbrug en elektrolyt
Een zoutbrug of elektrolyt verbindt de twee polen van de batterij en zorgt voor een gesloten stroomkring. Het bestaat uit vrij beweegbare ionen die belangrijk zijn voor het transport van elektrische stroom in de batterij.
Halfcel
Een halfcel is het deel van de batterij waar een van de twee halfreacties plaatsvindt. Hier is er ook onderscheid tussen de halfcel van de reductor en de halfcel van de oxidator.
De staafbatterij
Opbouw en componenten
Een typische staafbatterij, die je wellicht kent van Duracell, bestaat uit verschillende onderdelen:
Pluspool: Een grafietstaaf die fungeert als oxidator.
Minpool: Een zinken staaf die fungeert als reductor.
Elektrolyt: Verbindt de twee polen en laat ionen vrij.
Chemische reacties
Bij de minpool (zink) wordt bijvoorbeeld zink omgezet naar zinkionen (Zn²⁺) en elektronen. De elektronen stromen door het circuit en komen aan bij de pluspool waar ze reageren met bijvoorbeeld MnO2 (bruinsteen) en water, wat leidt tot de productie van hydroxide-ionen.
De loodaccu
Opbouw en componenten
Een loodaccu, zoals die in auto's, heeft ook een plus- en minpool:
•Minpool: Lood (Pb).
•Pluspool: Loodoxide (PbO2).
Het elektrolyt in een loodaccu is zwavelzuur (H₂SO₄).
Chemische reacties
Bij de minpool vindt de volgende reactie plaats:
Lood en sulfaationen vormen lood(II)sulfaat (PbSO₄).
Bij de pluspool, reageert loodoxide met water en elektronen om ook PbSO₄ en water te vormen. Dit proces genereert de benodigde elektronen die de auto starten.
Opladen van de accu
Tijdens het opladen gebeurt het omgekeerde. Een dynamo genereert elektrische stroom die naar de minpool gaat, waardoor de halfreacties omkeren en de accu weer wordt opgeladen.
Chemische reacties bij opladen
PbSO₄ bij de minpool wordt opnieuw Pb en SO₄²⁻.
PbSO₄ bij de pluspool wordt PbO₂ en water.
