Unterschied zwischen Primär- und Sekundärzellen

Hauptunterschied - Primärzelle vs. Sekundärzelle

Batterien sind Zellen, die Strom erzeugen können. Eine Batterie kann eine oder mehrere elektrochemische Zellen aufweisen und besteht aus Anschlüssen, die mit externen Geräten verbunden werden können, die mit einer Stromversorgung arbeiten. Primärzellen und Sekundärzellen sind zwei Arten von Batterien. Der Hauptunterschied zwischen primären und sekundären Zellen ist das Primärzellen können nur einmal verwendet werden wohingegen Sekundärzellen können mehrfach verwendet werden.

Wichtige Bereiche

1. Was sind Primärzellen?
      - Definition, Struktur, chemische Reaktionen
2. Was sind Sekundärzellen?
      - Definition, Struktur, chemische Reaktionen
3. Was ist der Unterschied zwischen Primär- und Sekundärzellen?
      - Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: Batterie, Primärzelle, Sekundärzelle, Anode, Kathode, Strom

Was ist eine Primärzelle??

Als Primärzellen oder Primärbatterien werden auch bezeichnet nicht wiederaufladbare Batterien. Dies liegt vor allem daran, dass diese Akkus nicht mehr aufgeladen werden können, wenn sie erschöpft sind und nicht mehr funktionieren. Obwohl sie nicht wiederverwendbar sind, sind Primärzellen sehr nützlich, um Energie für eine langfristige Verwendung zu speichern, da ihre Selbstentladungsrate vergleichsweise niedrig ist. Daher kann ihre Verwendung bei Herzschrittmachern bei Herzpatienten, intelligenten Messgeräten und militärischen Kampagnen beobachtet werden, bei denen eine Ladung nicht praktikabel und unmöglich ist

Primärzellen sind aufgrund der chemischen Reaktionen in der Batterie, die irreversibel sind, nicht wiederaufladbar. Bei den chemischen Reaktionen werden alle in der Zelle vorhandenen Chemikalien verwendet. Wenn alle chemischen Spezies verwendet werden, wird die Stromerzeugung beendet.

Eine Primärbatterie oder eine Primärzelle besteht aus einer Anode (positiv geladenes Ende) und einer Kathode (negativ geladenes Ende). Als Kathode wird üblicherweise Graphit und als Anode Zink verwendet. Oxidationsreaktionen finden in der Anode statt, wo Elektronen an den Kreislauf abgegeben werden, und Reduktionsreaktionen in Kathoden, wo Elektronen von außen angenommen werden. Es gibt auch einen Elektrolyten, der hilfreich ist, um elektrischen Strom durchzulassen. Der Elektrolyt besteht aus elektrisch geladenen Ionen, die ihre Ladung zwischen Kathode und Anode transportieren können.  

Abbildung 1: Eine Primärbatterie mit einer Zinkanode und einer Cu-Kathode

Ein allgemeines Beispiel für eine Primärzelle ist Leclanche-Zelle. Sie besteht aus einer Zinkanode und einer porösen Graphitkathode. Der in der Batterie enthaltene Elektrolyt ist eine feuchte NH-Mischung₄Cl (Ammoniumchlorid), Zinkchlorid (ZnCl₂) und Mangandioxid (MnO₂). Die chemischen Reaktionen, die innerhalb der Zelle auftreten, können wie folgt angegeben werden.

Anode: Zn_(s) → Zn²⁺_(aq)       +       2e

Kathode: 2NH₄⁺_(aq)    +    2e → 2NH_{3 (g)}   +    H_{2 (g)}

Zwei Gase NH₃ und H₂ in der Kathode hergestellt werden. Diese Gase nehmen jedoch wieder an den unten gezeigten Reaktionen teil.

2NH_{3 (g)} + Zn²⁺_(aq) → [Zn (NH₃)₂]²⁺_(aq)

2MnO_{2 (s)} + H_{2 (g)} → Mn₂O_{3 (s)} +H₂O_(l)

Was ist eine Sekundärzelle??

Sekundärzellen werden auch als Sekundärbatterien bezeichnet wiederaufladbare Batterien. Diese Batterien können mehrfach verwendet werden, da sie aufgeladen werden können, wenn sie nicht mehr funktionieren. Die chemischen Reaktionen, die in diesen Batterien auftreten, sind reversibel. Dies bedeutet, dass diese Reaktionen durch Anlegen einer elektrischen Ladung umgekehrt werden können. Im Gegensatz zu Primärbatterien müssen Sekundärbatterien jedoch vor der Verwendung aufgeladen werden. Ladegeräte werden für den Ladevorgang verwendet.

Verschiedene Sekundärbatterien bieten unterschiedliche Funktionen. Daher sollte der Benutzer wissen, welcher Batterietyp für einen bestimmten Bedarf verwendet werden soll.

Diese Batterien haben auch eine Kathode und eine Anode wie die Primärbatterien. Reduktionsreaktionen finden in der Kathode statt, während Oxidationsreaktionen in der Anode auftreten. Ein gutes Beispiel für Sekundärzellen ist der Blei-Speicher / Säure-Akku. Die Reaktionen, die innerhalb dieser Zelle auftreten, sind unten dargestellt.

Kathode: PbO_{2 (s)}   +   HSO₄^-_(aq)   +   3H⁺_(aq) +   2e → PbSO_{4 (s)}   +   H₂O_(l)

Anode: Pb (s) + HSO₄^-_(aq)   → PbSO_{4 (s)}     +   H⁺_(aq)    +   2e  

Abbildung 2: Ein schematisches Diagramm der Blei-Säure-Batterie.

Unterschied zwischen Primär- und Sekundärzellen

Definition

Primärzellen: Primärzellen sind Batterien, die nicht aufgeladen oder wiederverwendet werden können. 

Sekundärzellen: Sekundärzellen sind Batterien, die aufgeladen und wiederverwendet werden können.

Chemische Reaktionen

Primärzellen: In Primärzellen treten irreversible Reaktionen auf.

Sekundärzellen: In Sekundärzellen treten reversible Reaktionen auf.

Verwendungszweck

Primärzellen: Primärzellen können nur einmal verwendet werden.

Sekundärzellen: Sekundärzellen können mehr als einmal verwendet werden.

Bedeutung

Primärzellen: Primäre Zellen können sofort Strom erzeugen; Daher werden sie in tragbaren Geräten verwendet.

Sekundärzellen: Sekundärzellen sollten vor der Verwendung aufgeladen werden. Sie können also in Automobilen eingesetzt werden.

Selbstentladungsrate

Primärzellen: Primärzellen haben niedrigere Selbstentladungsraten und können zur langfristigen Speicherung von Energie verwendet werden.

Sekundärzellen: Sekundärzellen haben im Vergleich zu Primärzellen eine höhere Selbstentladungsrate. 

Fazit

Batterien sind in technologischen Anwendungen sehr wichtig. Alle Batterien bestehen aus elektrochemischen Zellen. Primär- und Sekundärzellen sind zwei Arten von Batterien, die im täglichen Leben nützlich sind. Der Hauptunterschied zwischen primären und sekundären Zellen besteht darin, dass primäre Zellen nur einmal verwendet werden können, während sekundäre Zellen mehr als einmal verwendet werden können.

Verweise:

1. "Primär- und Sekundärbatterien". Bleispeicherbatterie I. N.p., n.d. Netz. Hier verfügbar. 12. Juni 2017. 
Textzeilen "Wiederaufladbare Batterien". Chemie LibreTexts. Libretexts, 22. Januar 2017. Web. Hier verfügbar. 12. Juni 2017. 

Bildhöflichkeit:

1. „Handbemalte Primärbatterie“ Von 脂肪 酸钠 - Eigene Arbeit (CC BY-SA 4.0) über Commons Wikimedia
2. "Entladen" (CC BY 3.0) über Commons Wikimedia