Energieumwandlungsrate des elektrochemischen Energiespeicherkraftwerks
Eine wichtige Anwendung der Elektrochemie ist die elektrochemische Energiespeicherung und Umwand¬lung. Es werden die zurzeit gebräuchlichen und aussichtsreich in der Entwicklung befindlichen Primärzellen (Batterien), Sekundärzellen
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.
Welche Arten von Energiewandler gibt es?
Elektrochemische Speicher und Energiewandler lassen sich nach verschiedenen Kriterien unterteilen. Entsprechend der Betriebstemperatur unterscheidet man zwischen Niedertemperatur- und Hochtemperatursystemen. Bei letzteren sind die Elektrodenkomponenten oder der Elektrolyt erst oberhalb einer bestimmten Temperatur einsatzfähig.
Wie berechnet man die elektrische nutzbare Energie?
Die elektrisch nutzbare Energie ergibt sich aus der freien Enthalpie (Gibbs’sche Energie) der Zellreaktion. Mit der Beziehung der Zellspannung zur freien Reaktionsenthalpie erhält man die Anbindung der elektrischen Größen an die Beziehungen der chemischen Thermodynamik:
Wie berechnet man die in Wärme umgewandelte Energiemenge?
Zur Berechnung der in Wärme umgewandelten Energiemenge kann vereinfacht die aktuelle Spannungsdifferenz zur Ruhespannung der ablaufenden Reaktion genutzt werden. Multipliziert mit dem Strom, der in die betrachtete Reaktion fließt, erhält man die aktuelle Wärmeleistung.
