Blei-Akku

Beim Blei-Akku bestehen die Elektroden im geladenen Zustand aus Blei und Bleioxid. Der Elektrolyt ist verdünnte Schwefelsäure.


Abläufe

Beim Entladen entsteht eine galvanische Zelle. Beim Laden läuft eine Elektrolyse ab.

In der Animation siehst du die vereinfachten Reaktionen.

Entladen

Die wandernden Elektronen kannst du in Form von elektrischem Strom nutzen. Die Protonen sind für den Ladungsausgleich verantwortlich. Sie können durch den Separator wandern.

Wie du in der Animation siehst, entstehen Blei(II)-Ionen. Diese bleiben aber nicht so in der Lösung. Sie bilden mit den Sulfat-Ionen der Schwefelsäure schwerlösliches Bleisulfat \text{(PbSO}_{4})(PbSO4)\text{(PbSO}_{4}).

Die kompletten Reaktionsgleichungen sehen deshalb so aus:

Minuspol, Anode (Oxidation):

\overset{\text{0}}\text{Pb} + \text{H}_{2}\text{SO}_{4} \xrightarrow{} \overset{\text{+II}}\text{Pb}\text{SO}_{4} + 2\, \text{H}^+ + 2\, \text{e}^-\overset{\text{0}}\text{Pb} + \text{H}_{2}\text{SO}_{4} \xrightarrow{} \overset{\text{+II}}\text{Pb}\text{SO}_{4} + 2\, \text{H}^+ + 2\, \text{e}^-

Pluspol, Kathode (Reduktion):

\overset{\text{+IV}}\text{Pb}\text{O}_{2} + 2\,\text{H}_{2}\text{SO}_{4} + 2\,\text{e}^- \xrightarrow{} \overset{\text{+II}}\text{Pb}\text{SO}_{4} + 2\,\text{H}_{2}\text{O} + \text{SO}_{4}^{2-}\overset{\text{+IV}}\text{Pb}\text{O}_{2} + 2\,\text{H}_{2}\text{SO}_{4} + 2\,\text{e}^- \xrightarrow{} \overset{\text{+II}}\text{Pb}\text{SO}_{4} + 2\,\text{H}_{2}\text{O} + \text{SO}_{4}^{2-}

Insgesamt also diese Reaktionsgleichung:

\text{Pb} + \text{PbO}_{2} + 2\, \text{H}_{2}\text{SO}_{4} \xrightarrow{} 2\, \text{PbSO}_{4} + 2\, \text{H}_{2}\text{O}Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O\text{Pb} + \text{PbO}_{2} + 2\, \text{H}_{2}\text{SO}_{4} \xrightarrow{} 2\, \text{PbSO}_{4} + 2\, \text{H}_{2}\text{O}

Laden

Wenn zum Laden eine Spannung angelegt wird, werden die Reaktionen umgekehrt. Das gebildete Bleisulfat wird am Pluspol oxidiert und am Minuspol reduziert. Es entsteht wieder elementares Blei und Bleioxid.

Die Reaktionsgleichungen sehen so aus:

Pluspol, Anode (Oxidation):

\overset{\text{+II}}\text{Pb}\text{SO}_{4} + 2\,\text{H}_{2}\text{O} + \text{SO}_{4}^{2-} \xrightarrow{} \overset{\text{+IV}}\text{Pb}\text{O}_{2} + 2\,\text{H}_{2}\text{SO}_{4} + 2\,\text{e}^-\overset{\text{+II}}\text{Pb}\text{SO}_{4} + 2\,\text{H}_{2}\text{O} + \text{SO}_{4}^{2-} \xrightarrow{} \overset{\text{+IV}}\text{Pb}\text{O}_{2} + 2\,\text{H}_{2}\text{SO}_{4} + 2\,\text{e}^-

Minuspol, Kathode (Reduktion):

\overset{\text{+II}}\text{Pb}\text{SO}_{4} + 2\, \text{H}^+ + 2\, \text{e}^- \xrightarrow{} \overset{\text{0}}\text{Pb} + \text{H}_{2}\text{SO}_{4}\overset{\text{+II}}\text{Pb}\text{SO}_{4} + 2\, \text{H}^+ + 2\, \text{e}^- \xrightarrow{} \overset{\text{0}}\text{Pb} + \text{H}_{2}\text{SO}_{4}

insgesamt sieht die Reaktionsgleichung so aus:

2\, \text{PbSO}_{4} + 2\, \text{H}_{2}\text{O}\xrightarrow{} \text{Pb} + \text{PbO}_{2} + 2\, \text{H}_{2}\text{SO}_{4}2PbSO4+2H2OPb+PbO2+2H2SO42\, \text{PbSO}_{4} + 2\, \text{H}_{2}\text{O}\xrightarrow{} \text{Pb} + \text{PbO}_{2} + 2\, \text{H}_{2}\text{SO}_{4}

Spannung

Die Spannung des Blei-Akkus beträgt ungefähr 2 V.


Verwendung

Blei-Akkus sind zuverlässig, gut verfügbar und relativ günstig. Sie werden z.B. verwendet

  • als Starterbatterie für Fahrzeuge
  • für Notstromversorgung und Notbeleuchtung
  • in U-Booten

Allerdings sind Blei-Akkus ziemlich schwer und Blei ist giftig.

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