Design eines typischen elektrochemischen Energiespeicherkraftwerks
Das Blei-Schwefelsäure-System als eines der bekanntesten elektrochemischen Systeme hat eine inzwischen 150 Jahre alte Entwicklungsgeschichte. Diese begann mit dem Gegenüberschalten von Bleiblechen, die durch Laden mit wiederholtem Umpolen eine oberflächliche Aktivmasseschicht erhielten (Gaston Planté 1859).
Was ist ein elektrochemischer Energiespeicher?
Elektrochemische Energiespeicher werden durch die Begriffe Batterien und Akkumulatoren beschrieben. Elektrochemische Systeme bestehen aus Elektroden, die über einen Elektrolyten als ionenleitende Phase miteinander verbunden sind.
Was sind die wesentlichen Kenngrößen der Energiespeicher?
Die wesentlichen Kenngrößen der Energiespeicher sind ihre Spannungslage und der Energieinhalt. Die Spannungslage ergibt sich aus der Differenz der Elektrodenpotenziale und somit aus der Art der eingesetzten Elektroden. Je nach betrachtetem System werden Spannungsgrenzen für den Lade- und Entladeprozess vorgegeben.
Was ist der Unterschied zwischen elektrochemischen und thermischen energiespeicherungen?
Ein Vorteil der elektrochemischen Energiespeicherung gegenüber thermischen Prozessen ist die isotherme Prozessführung und damit die Nicht-Abhängigkeit des Umwandlungswirkungsgrads von der Carnot’schen Begrenzung (z. B. Wärmekraftmaschine). Für die Energiespeicherung in Batterien lassen sich verschiedene Kriterien für den Wirkungsgrad angeben.
Was ist ein elektrochemisches System?
Elektrochemische Systeme bestehen aus Elektroden, die über einen Elektrolyten als ionenleitende Phase miteinander verbunden sind. Generell kann elektrochemischen Systemen elektrische Energie entnommen werden oder, im Fall von Akkumulatoren, sowohl entnommen als auch eingespeichert werden.
Was ist eine elektrochemische Kette?
Werden mehrere Elektroden kombiniert, so entsteht eine elektrochemische Kette oder Zelle, deren Zellspannung messbar ist. Die Potenziale der einzelnen Elektroden lassen sich durch Messung mit einer zusätzlichen Bezugselektrode bestimmen, die dabei selbst mit Strom belastet werden darf und unveränderlich sein soll.
Was ist ein elektrochemisches Gleichgewicht?
Für elektrochemische Reaktionen muss dieses Kriterium erweitert werden. An der Elektrode liegt dann ein elektrochemisches Gleichgewicht vor, wenn die chemische Triebkraft genau durch die Potenzialausbildung an der Phasengrenze kompensiert wird. Von außen betrachtet läuft dann scheinbar keine Reaktion mehr ab und der Stromfluss ist null.
