Alkali/Mangan-Batterie

Die Alkali/Mangan-Batterie ist eine galvanische Zelle mit Zink als Anode und Mangandioxid als Kathode.


Aufbau

Galvanische Zellen bestehen immer aus 2 verschiedenen Elektroden und einem Elektrolyt.

Bei der Alkali/Mangan-Batterie besteht die Anode aus Zink und die Kathode aus Mangandioxid (auch als Braunstein bezeichnet). Der Elektrolyt ist Kaliumhydroxid (KOH).

Zwischen der Anode und Kathode befindet sich ein Separator. Dieser lässt nur Hydroxid-Ionen durch. Dadurch kommt es zu keinem Kurzschluss in der Batterie.

In der Batterie gibt es außerdem einen Kollektor. Über den Kollektor werden die Elektronen zum Minuspol geleitet.

Abläufe

Bei galvanischen Zellen wandern Elektronen und es findet ein Ionenaustausch statt.

Hier siehst du, dass Elektronen vom Minuspol zum Pluspol wandern. Dabei wandern sie z.B durch deine Uhr. Zum Ausgleich wandern Hydroxid-Ionen durch den Separator.

Reaktionsgleichungen

In der Animation siehst du nur die wichtigsten Teile der Reaktionen. Insgesamt laufen diese Reaktionen ab:

Am Minuspol, hier Anode (Oxidation):

\text{Zn} \xrightarrow{} \text{Zn}^{2+}+ 2 \,\text{e}^-ZnZn2++2e\text{Zn} \xrightarrow{} \text{Zn}^{2+}+ 2 \,\text{e}^-

und mit den Hydroxid-Ionen weiter zu

\text{Zn}^{2+} + 4\,\text{OH}^- \xrightarrow{} \text{[Zn(OH)}_{4}]^{2-}Zn2++4OH[Zn(OH)4]2\text{Zn}^{2+} + 4\,\text{OH}^- \xrightarrow{} \text{[Zn(OH)}_{4}]^{2-}

Am Pluspol, hier Kathode (Reduktion):

\overset{\text{+IV}}\text{Mn}\text{O}_{2}\,_\text{(s)} + \text{H}_{2}\text{O}_\text{(l)} + \text{e}^- \xrightarrow{} \overset{\text{+III}}\text{Mn}\text{OOH}_\text{(s)} + \text{OH}^-\overset{\text{+IV}}\text{Mn}\text{O}_{2}\,_\text{(s)} + \text{H}_{2}\text{O}_\text{(l)} + \text{e}^- \xrightarrow{} \overset{\text{+III}}\text{Mn}\text{OOH}_\text{(s)} + \text{OH}^-

insgesamt also diese Redoxreaktion:

\text{Zn} + 2\,\text{MnO}_{2}+2\,\text{H}_{2}\text{O} + 2\, \text{OH}^- \xrightarrow{} \text{[Zn(OH)}_{4}]^{2-} + 2\, \text{MnOOH}Zn+2MnO2+2H2O+2OH[Zn(OH)4]2+2MnOOH\text{Zn} + 2\,\text{MnO}_{2}+2\,\text{H}_{2}\text{O} + 2\, \text{OH}^- \xrightarrow{} \text{[Zn(OH)}_{4}]^{2-} + 2\, \text{MnOOH}

Spannung

Die Alkali/Mangan-Batterie liefert eine Spannung von 1,5 Volt.


Verwendung

Schau doch mal auf die Batterien bei dir Zuhause. Meistens findest du den Namen Alkaline, was genau die Alkali/Mangan-Batterien sind.

Du kannst sie zum Beispiel verwenden in

  • Wanduhren
  • Fernbedienungen
  • Taschenlampen
  • Lichterketten

Auslaufen

Normalerweise laufen die Batterien nicht aus. Aber vielleicht hast du schon mal so weiße, kristallartige Ablagerungen gesehen? Das passiert, wenn der Metallbecher beschädigt ist. Dann kommt nämlich das Kaliumhydroxid mit Kohlenstoffdioxid in Kontakt.

Dabei entsteht Kaliumcarbonat. Das kann die Haut und Augen reizen. Falls du es angefasst hast, solltest du dir also die Hände mit viel Wasser waschen.

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