Elektrische Energiespeichersysteme (Akkumulatoren)

Dieses Thema im Forum "Chemie" wurde erstellt von Bobbyjo, 11 Feb. 2018.

  1. Da ich z. Zt. an den Prototypenbau meines selbstentwickelten, unbegrezt haltbaren, Stromspeichers auf der Basis von Bleidioxid als Oxidations-und Metall als Reduktionsmittel arbeite, suche ich für die Trennung der Anoden-Kathodenräume eine Ionenaustauscherfolie, bes. für den Austausch von SO4 Ionen. Ich habe noch keine Bezugsquelle gefunden. Hat jemand vielleicht darüber Unterlagen?
     
  2. Was ist dein Elektrolyt?
     
  3. ich hab da nen Verdacht ...
     
  4. Ich auch,
    aber wenn der Elektrolyt Schwefelsäure ist,
    dann braucht der Bobby keine "Ionenaustauscherfolie",
    sondern einen Separator!
     
  5. Der Elektrolyt ist Zinksulfatlösung. Bei meinen Versuchen scheidet sich beim laden zwar an der Katode Zink ab, aber da bei der Elektrolyse die Schwefelsäurekonzentration zunimt, löste es sich nach der Ladestromabschaltung wieder auf. Dann habe ich von einer porösen Keramikfliese mit einer Diamantschleifscheibe die Glasur abgeschliffen und sie als Separator eigesetzt. Das abgeschiedene Zink löste sich nicht mehr auf weil, wie ich denke, bei Stromfluss alle freien SO4 Ionen aus der Zn SO4 Lösung vom Katodenraum durch den Separator in den Anodenraum wandern. Allerdings können, ohne Strom-zufuhr, die Ionen aus dem Anoden- durch den Separator langsam wieder in den Katodenraum zurückwandern und das Zinkmetall unter Wasserstoffentwicklung wieder auflösen. Soweit mir aus der Chlor-Alkali-Elektrolyse bekannt ist, können durch einen Ionen-austauscher Ionen nur bei vorhandensein eines elektrischen Feldes wandern.
     
  6. Wie groß ist denn der Innenwiderstand von deiner Batterie,
    wenn da eine Keramikplatte zwischen den Elektroden ist?
     
  7. Derzeitige Daten meiner Batterie-Experimentierzelle: Die Plattenfläche der Anode beträgt 117 cm², die der Katode ebenfalls 117cm². Der Keramikseparator ist 6 mm dick. Der Plattenabstand beträgt 10 mm. Elektrolyt ist MnSO4. Bei einer Leerlauf-spannung von 2.5 V wurde die Zelle mit RL= 0,47 Ohm belastet. Die Spannung sank dabei auf 0,15 V ab.
    Das Bleidioxid habe ich, nach vorherigem auslaufen lassen der Schwefelsäure, aus den positiven Platten eines zersägten bzw. zerschlagenen "Banner" Akkus ausgewaschen. Die Gitter waren, durch ständiges überladen, größtenteils in Bleidioxid umgewandelt und zerfallen. Alle Platten standen, in Folie eingepackt, im Gehäuse dicht an dicht. Wenn auch meine Konstruktion nicht für hohe Lade-Entladeströme geeignet ist, versuche ich doch enen mehrzelligen Akku für niedrige Grundlasten zu bauen.
     
  8. Das Problem wird sein, dass die Keramikplatte nicht nur für die SO4-Ionen eine Barriere darstellt,
    sondern auch für andere Ladungsträger und das ist auch die Ursache für den zu hohen Innenwiderstand.
    Du brauchst also entweder einen Separator, der NUR die SO4-Ionen nicht durchlässt, andere aber schon
    (Das ist KEINE "Ionenaustauscher-Folie" sondern eine Art semipermeable, ionenselektive Membrane!)
    oder einen aus LEITFÄHIGEM Material, wodurch da aber zwei in Serie geschaltete Element geschaffen werden.
     
  9. Das Problem ist eben, dass es keine Möglichkeit gibt, die Halbzellen so zu trennen, dass nicht das, was man nicht will, doch zu einem gewissen Anteil durchrutscht.
    Die Forschung der Industrie ist da bereits wesentlich über das Stadium der abgeflexten Badezimmerkachel hinaus.
     
  10. Naja, NACHDENKEN und PROBIEREN wird man ja auch als kleiner Bastler noch dürfen,
    aber die Sache steht und fällt eben mit dem ionenselektiven Separator
    und dafür ist keine Lösung in Sicht.
     
  11. Ich habe nur durch die abgeflexte Kachel festgestellt, daß das Metall auf der Katode nicht mehr, oder viel langsamer, unter Wasserstoffentwicklung, aufgelöst wurde. Eine Dauerlösung soll es sowiso nicht sein. Außerdem ist der Plattenabstand dadurch auch viel zu groß. Als nächsten Schritt werde ich noch mit einem Kunststoffseparator versuchen.
     
  12. Das ist so, weil die Wandergeschwindigkeit der Ionen durch die Kachel gebremst wird.
    Leider erhöht auch GENAU DAS den Innenwiderstand
    und GENAU DAS macht die Batterie zwar langlebig
    aber unbrauchbar.

    P.S.: NOCH lngsamer wird das Metall auf der Kathode aufgelöst,
    wenn du die Glasur auf der Kachel NICHT abflext,
    aber dann wird der Innenwiderstand NOCH höher!
     
  13. Ja richtig Peter, ich verstehe. Und wenn ich nur Kleinverbraucher wie LEDs daran anschließe, oder wie ich gemacht habe,
    einen Spielzeug-Elektromotor? Mehr kann ich nicht von der einen Zelle erwarten. Sie konnte auch nur, ohne zu erwärmen, mit niedrigem Stromwert geladen werden.
     
  14. Dann hast du eine viel zu große, viel zu schwere, viel zu schwache, viel zu teure Batterie erfunden,
    denn von jeder billigen Taschenlampenbatterie kann man sich WESENTLICH mehr erwarten.

    Die vergleichsweise starke Erwärmung bei relativ kleinem Ladestrom
    kommt EBEN von dem hohen Innenwiderstand:
    I² * R
     
  15. Für meine Zwecke kommt es vorrangig nicht auf die Leistung in Kw/kg, wie z. B. für E-Autos gefordert, sondern auf die Kapazität in Wh/kg für die langfristige Stromversorgung kleiner Verbraucher mit Strom aus einem einzigen PV-Modul, an.
     

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